基于Matlab的電力系統(tǒng)諧波評估研究.pdf

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1、第34卷第22期繼電器VOi.34NO.22l42006年ll月l6日RELAYNOV.l6，2006基于Matiab的電力系統(tǒng)諧波評估研究llll2吳杰，劉健，盧志剛，宋國堂，姜順強（l.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，必須對其注入電網(wǎng)公共連接點的諧波電流進行評估，以便采取抑制措施。常規(guī)的諧波潮流計算的方法存在建立系統(tǒng)模型困難、計算繁瑣等缺點。因此，采用Ma

2、tiab的POweriib工具對一座ll0kV變電站建模分析，對注入系統(tǒng)的各次諧波含量進行了評估。結(jié)果表明，利用Matiab進行諧波評估具有建立模型簡便，計算速度快的優(yōu)點。關(guān)鍵詞：諧波評估；諧波潮流計算；Matiab中圖分類號：TM7l4文獻標(biāo)識碼：A文章編號：l003-4897（2006）22-00l4-03進行諧波分析，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Matiab進行供電系統(tǒng)諧波評估的方法。在電力系統(tǒng)中，隨著非線性、沖擊性負荷的大量增加，公用電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重，威脅電網(wǎng)和l諧波評估常規(guī)方法各種用電設(shè)備的安全

3、經(jīng)濟運行。因此，電力設(shè)備在接入電網(wǎng)之前必須對其注入電網(wǎng)公共連接點的諧波電力系統(tǒng)的諧波評估對于簡單的網(wǎng)絡(luò)可用簡易電流進行評估，評估的標(biāo)準(zhǔn)是國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T計算的方法；對復(fù)雜系統(tǒng)和多個諧波源可用諧波潮［l］l4595-93《電能質(zhì)量—公用電網(wǎng)諧波標(biāo)準(zhǔn)》。流計算的方法。應(yīng)用諧波潮流計算求解時，應(yīng)先某港將要新建一座ll0kV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)中各元件的負荷主要有翻車機、高塔吊、堆料機等。這些設(shè)備的諧波參數(shù)組成的，通常用描述諧波網(wǎng)絡(luò)的連接情況和支路導(dǎo)納的諧波節(jié)點導(dǎo)納矩陣表示。電力系統(tǒng)中電源為大功率交-直-交變頻裝

4、置，運行時會有一定的諧波源主要是一些電力電子設(shè)備和部分變壓器的量的諧波注入電網(wǎng)。所以必須對該變電站注入系統(tǒng)勵磁支路。可以將這些諧波源看作內(nèi)阻抗無窮大的的諧波進行評估，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并確定比較合恒電流源。計算是由各諧波源節(jié)點注入諧波電流通理的供電方式或采取治理措施。變電站供電系統(tǒng)如過該諧波網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)方程求解各節(jié)點的諧波電壓。各圖l所示。節(jié)點的諧波電流由該點的諧波電壓和諧波源特性決定?？梢岳糜嬎銠C編制潮流計算程序來分析復(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［2］況。在不對稱

5、情況下各次諧波具有不同的相序特性，零序網(wǎng)絡(luò)還會因變壓器繞組的不同接線方式和接地方式而形成與正、負序網(wǎng)絡(luò)接線。這樣使計算變得繁瑣。另外，諧波計算所需的數(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［3］圖l變電站供電系統(tǒng)示意圖足夠精確的資料，嚴(yán)重影響了編程計算的精度。Fig.lSchematicdiagramOfSubStatiOnSuppiySyStem2基于Matiab的電力系統(tǒng)諧波評估本文利用Matiab軟件中POweriib工具箱中的FFT（快速傅立葉變換）工具，對第四變電站

6、建模后由于常規(guī)的諧波潮流計算方法存在建立系統(tǒng)諧吳杰，等基于Matiab的電力系統(tǒng)諧波評估研究l5波模型比較復(fù)雜、有些模型參數(shù)很難獲得等缺點，因表l部分變頻器工作特點此本文采用了Matiab環(huán)境下運用Poweriib工具箱中Tab.lPerformancecharacteristicof的電力系統(tǒng)元件建立變電站仿真模型，進而進行諧somefreguency-converters波評估工作。該變電站主要負荷是變頻設(shè)備驅(qū)動的功率同時工作安裝位置數(shù)量工作方式電動機。變頻設(shè)備通過整流變壓器接入該變電站下/kW可能性翻車機5003周期性工作較大屬

7、變電所的6kV母線，變頻設(shè)備通過整流，把交流定位車l0803周期性工作較大變成直流，再通過逆變器變頻為各類電機供電。這裝船機行走3402非周期短時工作較小類設(shè)備運行時，將產(chǎn)生一定幅值的諧波電流注入電灑水系統(tǒng)906長時間工作4臺同時工作網(wǎng)側(cè)。變頻器的簡單統(tǒng)計如表l所示（由于實際中圖2中虛線框的模塊l代表6脈波整流-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l2脈波整流-逆變的的）。典型結(jié)構(gòu)。模塊3代表典型的工頻負荷。模塊l和因為主要研究注入系統(tǒng)的諧波電流值，并且諧模塊2可以封裝成子系統(tǒng)（如圖2中下部的sub

8、sys-波源主要是變頻設(shè)備，所以根據(jù)實際情況對系統(tǒng)適teml和subsystem2）。多個以這3種典型模塊為代當(dāng)簡化，將負荷歸類為三種：6脈波整流-逆變供電表的子系統(tǒng)（subsystem）連接在變電站的6kV側(cè)組的負荷、