基于Matlab的電力系統(tǒng)諧波評(píng)估研究

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1、維普資訊http://www.cqvip.com第34卷第22期繼電器Vo1．34No．22142006年11月16日RELAYNOV．16，2006基于Matlab的電力系統(tǒng)諧波評(píng)估研究吳杰，劉健，盧志剛’，宋國(guó)堂，姜順強(qiáng)(1，燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院，河北秦皇島066004；2．秦皇島港務(wù)局電力公司，河北秦皇島066004)摘要：電力系統(tǒng)中。各種非線性設(shè)備向電網(wǎng)注入諧波電流，引起電網(wǎng)電壓畸變，電能質(zhì)量下降。因此，電力設(shè)備在接入電網(wǎng)之前．必須對(duì)其注入電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電流進(jìn)行評(píng)估，以便采取抑制措施_J常規(guī)的諧波潮流計(jì)算的方法存在建立系統(tǒng)模型困難、計(jì)算繁瑣

2、等缺點(diǎn)。因此，采用Matlah的Powerlib工具對(duì)一座110kV變電站建模分析，對(duì)注入系統(tǒng)的各次諧波含量進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)果表明，利用Matlab進(jìn)行諧波評(píng)估具有建立模型簡(jiǎn)便，計(jì)算速度快的優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：諧波評(píng)估；諧波潮流計(jì)算；Matlab中圖分類號(hào)：1'M714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-4897(2006)220014-03進(jìn)行諧波分析，得到了注入系統(tǒng)的各次諧波含量。0引言以此來說明利用Matlab進(jìn)行供電系統(tǒng)諧波評(píng)估的在電力系統(tǒng)中，隨著非線性、沖擊性負(fù)荷的大量方法。增加，公用電網(wǎng)中的諧波污染t71益嚴(yán)重，威脅電網(wǎng)和1諧波評(píng)估常規(guī)方法各種用電設(shè)備

3、的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。因此，電力設(shè)備在接入電網(wǎng)之前必須對(duì)其注入電網(wǎng)公共連接點(diǎn)的諧波電力系統(tǒng)的諧波評(píng)估對(duì)于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)可用簡(jiǎn)易電流進(jìn)行評(píng)估，評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB／T計(jì)算的方法；對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)和多個(gè)諧波源可用諧波潮14595—93《電能質(zhì)量一公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》。流計(jì)算的方法¨。應(yīng)用諧波潮流計(jì)算求解時(shí)，應(yīng)先某港將要新建一座110kV變電站。該變電站確定諧波網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型。它是由網(wǎng)絡(luò)巾各元件的負(fù)荷主要有翻車機(jī)、高塔吊、堆料機(jī)等這砦設(shè)備的諧波參數(shù)組成的，通常用描述諧波網(wǎng)絡(luò)的連接情況電源為大功率交．直．交變頻裝置，運(yùn)行時(shí)會(huì)有一定和支路導(dǎo)納的諧波節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣表示。電力系統(tǒng)中量

4、的諧波注入電網(wǎng)。所以必須對(duì)該變電站注入系統(tǒng)的諧波源主要是一些電力電子設(shè)備和部分變壓器的的諧波進(jìn)行評(píng)估，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并確定比較合勵(lì)磁支路?？梢詫⑦@些諧波源看作內(nèi)阻抗無窮大的理的供電方式或采取治理措施。變電站供電系統(tǒng)如恒電流源。計(jì)算足由各諧波源節(jié)點(diǎn)注入諧波電流通圖1所示過該諧波網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)方程求解各節(jié)點(diǎn)的諧波電壓。各節(jié)點(diǎn)的諧波電流由該點(diǎn)的諧波電壓和諧波源特性決定?？梢岳糜?jì)算機(jī)編制潮流計(jì)算程序來分析復(fù)雜系統(tǒng)中的諧波狀況。為了獲得諧波節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，就需要知道各元件的諧波數(shù)學(xué)模型和參數(shù)，以及它們的連接情況。在不對(duì)稱情況下各次諧波具有同的相序特性，零序網(wǎng)絡(luò)還會(huì)因變

5、壓器繞組的不同接線方式和接地方式而形成與正、負(fù)序網(wǎng)絡(luò)接線。這樣使計(jì)算變得繁瑣。另外，諧波計(jì)算所需的數(shù)據(jù)如供電系統(tǒng)各元件的頻率特性和諧波參數(shù)、各諧波源的頻譜特性尤其是相頻特性等數(shù)據(jù)，往往很難獲得足夠的圖1變電站供電系統(tǒng)示意圖足夠精確的資料，嚴(yán)重影響了編程汁算的精度。Fig．1Schematicdiagramofsubstationsupplysystem本文利用Mat1ab軟件中Powerlib亡具箱中的2基于Matlab的電力系統(tǒng)諧波評(píng)估FFT(快速傅立葉變換)工具，對(duì)第四變電站建模后由于常規(guī)的諧波潮流訓(xùn)算方法存在建立系統(tǒng)諧維普資訊http://www.

6、cqvip.com吳杰．等基于Matlab的電力系統(tǒng)諧波評(píng)估研究15波模型比較復(fù)雜、有模型參數(shù)很難獲得等缺點(diǎn)，因表1部分變頻器工作特點(diǎn)Tab．1I'erformancechara(：teristi0f此本文采用了Matlab環(huán)境下運(yùn)用Powerlib工具箱中sonlofrequency·converters的電力系統(tǒng)元件建立變電站仿真模型，進(jìn)而進(jìn)行諧波評(píng)估工作。該變電站主要負(fù)荷是變頻設(shè)備驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。變頻設(shè)備通過整流變壓器接入該變電站下屬變電所的6kV母線，變頻設(shè)備通過整流，把交流變成直流，再通過逆變器變頻為各類電機(jī)供電。這類設(shè)備運(yùn)行時(shí)，將產(chǎn)生一定幅值的

7、諧波電流注入電網(wǎng)側(cè)。變頻器的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)如表1所示(由于實(shí)際中圖2中虛線框的模塊l代表6脈波整流一逆變的變頻器數(shù)量眾多，表中只列出了幾組有代表性系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，模塊2代表12脈波整流-逆變的典型結(jié)構(gòu)。模塊3代表典型的工頻負(fù)荷。模塊1和的)。模塊2i=Ij’以封裝成子系統(tǒng)(如圖2中下部的subsys-因?yàn)橹饕芯孔⑷胂到y(tǒng)的諧波電流值，并且諧teml和subsystem2)。多個(gè)以這3種典型模塊為代波源主要是變頻設(shè)備，所以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)系統(tǒng)適表的子系統(tǒng)(subsystem)連接在變電站的6kV側(cè)組當(dāng)簡(jiǎn)化，將負(fù)荷歸類為三種：6脈波整流-逆變供電成整個(gè)負(fù)荷系統(tǒng)(受圖

8、的大小限制，圖2未給出仿的負(fù)荷、12脈波整流一逆變供電的負(fù)荷和直接的工真時(shí)連接的