电力系统三相不对称谐波潮流计算的一种实用方法液压工具
时间：2022/08/12 16:03:15 编辑：
电力系统三相不对称谐波潮流计算的一种实用方法
电力系统三相不对称谐波潮流计算的一种实用方法 2011年12月09日 来源： A PRACTICAL METHOD FOR THREE-PHASE ASYMMETRICAL HARMONIC POWER FLOW IN POWER SYSTEMYu Jianming , Gao Xin , Yang Wenyu(Xi’an University of Technology , Xi’an 710048)Abstract: Based on the decoupling of fundamental power flow and harmonic power flow, a separate iteration method for calculating three-phase asymmetrical harmonic power flow in power system is presented. In this method, the three-phase fundamental power flow is calculated using the three-phase PQ decoupled algorithm in which the sparse and symmetrical matrix handling technology and three-phase factor table are used; while the three-phase harmonic power flow is solved by Gaussian elimination method with linear three-phase nodal voltage equation. The calculation results of an actual power system example demonstrate that this separate iteration method has higher speed, less occupied memory and better convergence. Keywords: asymmetry fundamental power flow harmonic power flow 1 引 言 由于电力电子技术的飞速发展，大量的非线性电力负荷使得电力系统中某些地区或网络的谐波问题日益严重。尤其是电气化铁道的迅猛发展，使得电力系统的三相对称关系发生了明显的变化，电力机车牵引负荷是波动性很大的大功率单相整流负荷，其不对称性和非线性所产生的负序与谐波问题严重地威胁着电力系统的安全运行[1]。因此，对电力系统三相不对称谐波潮流进行计算是对谐波问题分析和管理的一项重要基础工作。谐波潮流是由基波潮流在非线性元件中转化产生的，它只占系统潮流的一小部分[2]。谐波源向系统提供的谐波功率来自于谐波源从系统吸取的基波功率，谐波潮流的改变会影响到基波潮流，进而谐波潮流再次变化，因此，理论上，基波潮流应和谐波潮流交替进行迭代，每进行一次基波迭代，谐波迭代要进行数次，使得谐波潮流趋于收敛，最终使谐波源节点的基波功率也趋于收敛。然而，这种交替进行迭代的方法不仅计算量大，程序编制复杂，而且最大的问题在于其收敛性，这主要是因为谐波潮流在数值上与基波潮流相差很大，交替迭代很容易出现不收敛的情况。在基波潮流与谐波潮流的耦合关系中，基波潮流对谐波潮流的影响大，而谐波潮流对基波潮流的影响小。所以，从工程实际出发，可以先不考虑谐波潮流对基波潮流的作用，首先进行基波潮流计算，确定出基波潮流对谐波潮流的作用，然后再进行谐波潮流计算，这样就将基波潮流与谐波潮流的交替迭代转化为分离迭代，即实现了基波潮流和谐波潮流的解耦。本文根据以上作为基础，提出了一种电力系统三相不对称谐波潮流计算的实用方法，编制了相应的计算程序，进行了实例计算，结果表明，该算法内存占用少，计算量小，且具有可靠的收敛性。2 谐波源模型 电力系统中的谐波源主要是大型的整流装置，这些谐波源产生的谐波电流基本上只取决于它们的工作条件和外加电压，与外电路的阻抗关系不大，可以将这些谐波源看作为内阻抗为无穷大的电流源。本文以国产SS4型电力机车为研究对象，文献[3]中详细地建立了该机车的数学模型，得出了机车注入接触网总的取用电流，由于机车总的取用电流是时间的奇对称函数，所以傅里叶分解后只含有奇次项。对于确定的机车运行状态，机车的取用电流是基波电压及各次谐波电压的函数[4]，所以，傅里叶分解后所得的机车基波和各次谐波电流就只和基波电压及各次谐波电压有关，而与机车具体的运行参数及运行条件无关，即： （1）由上式可以看出，基波电压影响机车谐波电流，而谐波电压也影响机车基波电流，即基波潮流与谐波潮流是相互耦合的，但其中基波电压对谐波电流的影响大，而谐波电压对基波电流的影响却很小，从工程上的角度出发，就可以忽略谐波电压对基波电流的影响，将(1)式分解，从而可以将机车的基波电流和谐波电流分别表示为： （2）