基于Matlab的电力系统谐波评估研究

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第8+卷第’’期,,,,,,,,,’))*年&&月&*日

继电器,,,,,,,,,,,,MNO7P

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基于!"#$"%的电力系统谐波评估研究

吴杰&，刘健&，卢志刚&，宋国堂&，姜顺强’

（&(燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛)**))+；,’(秦皇岛港务局电力公司，河北秦皇岛)**))+）摘要：电力系统中，各种非线性设备向电网注入谐波电流，引起电网电压畸变，电能质量下降。因此，电力设备在接入电网之前，必须对其注入电网公共连接点的谐波电流进行评估，以便采取抑制措施。常规的谐波潮流计算的方法存在建立系统模型困难、计算繁琐等缺点。因此，采用!"#$"%的-./01$2%工具对一座&&)34变电站建模分析，对注入系统的各次谐波含量进行了评估。结果表明，利用!"#$"%进行谐波评估具有建立模型简便，计算速度快的优点。

关键词：谐波评估；,谐波潮流计算；,!"#$"%

中图分类号：5!6&+,,,文献标识码：7,,,文章编号：&))89+:;6（’))*）’’9))&+9)8

进行谐波分析，得到了注入系统的各次谐波含量。

),引言

在电力系统中，随着非线性、冲击性负荷的大量增加，公用电网中的谐波污染日益严重，威胁电网和各种用电设备的安全经济运行。因此，电力设备在接入电网之前必须对其注入电网公共连接点的谐波电流进行评估，评估的标准是国家标准<=>5&+?;?9;8《电能质量—公用电网谐波标准》。

某港将要新建一座&&)34变电站。该变电站负荷主要有翻车机、高塔吊、堆料机等。这些设备的电源为大功率交9直9交变频装置，运行时会有一定量的谐波注入电网。所以必须对该变电站注入系统的谐波进行评估，以便及时发现问题并确定比较合理的供电方式或采取治理措施。变电站供电系统如图&所示。

以此来说明利用!"#$"%进行供电系统谐波评估的方法。

&,谐波评估常规方法

电力系统的谐波评估对于简单的网络可用简易

计算的方法；对复杂系统和多个谐波源可用谐波潮

［&］

流计算的方法。应用谐波潮流计算求解时，应先确定谐波网络的数学模型。它是由网络中各元件的谐波参数组成的，通常用描述谐波网络的连接情况和支路导纳的谐波节点导纳矩阵表示。电力系统中的谐波源主要是一些电力电子设备和部分变压器的励磁支路。可以将这些谐波源看作内阻抗无穷大的恒电流源。计算是由各谐波源节点注入谐波电流通过该谐波网的网络方程求解各节点的谐波电压。各节点的谐波电流由该点的谐波电压和谐波源特性决定。可以利用计算机编制潮流计算程序来分析复杂系统中的谐波状况。

为了获得谐波节点导纳矩阵，就需要知道各元件的谐波数学模型和参数，以及它们的连接情［’］

况。在不对称情况下各次谐波具有不同的相序特性，零序网络还会因变压器绕组的不同接线方式和接地方式而形成与正、负序网络接线。这样使计算变得繁琐。另外，谐波计算所需的数据如供电系统各元件的频率特性和谐波参数、各谐波源的频谱特性尤其是相频特性等数据，往往很难获得足够的

［8］

。足够精确的资料，严重影响了编程计算的精度

图&,变电站供电系统示意图

@2A(&,BCD0E"#2CF2"A1"E.GHI%H#"#2.JHIKK$LHLH#0E

本文利用!"#$"%软件中-./01$2%工具箱中的@@5（快速傅立叶变换）工具，对第四变电站建模后万方数据

’,基于!"#$"%的电力系统谐波评估

由于常规的谐波潮流计算方法存在建立系统谐

吴杰，等2基于!"#$"%

的电力系统谐波评估研究

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波模型比较复杂、有些模型参数很难获得等缺点，因

此本文采用了!"#$"%环境下运用&’()*$+%工具箱中的电力系统元件建立变电站仿真模型，进而进行谐波评估工作。该变电站主要负荷是变频设备驱动的电动机。变频设备通过整流变压器接入该变电站下属变电所的,-.母线，变频设备通过整流，把交流变成直流，再通过逆变器变频为各类电机供电。这类设备运行时，将产生一定幅值的谐波电流注入电网侧。变频器的简单统计如表/所示（由于实际中的变频器数量众多，表中只列出了几组有代表性的）。

因为主要研究注入系统的谐波电流值，并且谐波源主要是变频设备，所以根据实际情况对系统适当简化，将负荷归类为三种：,脉波整流0逆变供电的负荷、/1脉波整流0逆变供电的负荷和直接的工频交流负荷（如照明、排水、除尘设备等）。仿真的模块图如图1所示。

表/2部分变频器工作特点3"%4/2&)*5’*6"78)89"*"8#)*+:#+8’5

:’6)5*);<)78=08’7>)*#)*:

安装位置翻车机定位车装船机行走洒水系统

功率?-@

ABB/BDBCEBFB

数量CC1,

工作方式周期性工作周期性工作非周期短时工作长时间工作

同时工作可能性较大较大较小E台同时工作

22图1中虚线框的模块/代表,脉波整流0逆变系统的典型结构，模块1代表/1脉波整流0逆变的典型结构。模块C代表典型的工频负荷。模块/和模块1可以封装成子系统（如图1中下部的:<%:=:0#)6/和:<%:=:#)61）。多个以这C种典型模块为代表的子系统（:<%:=:#)6）连 …… 此处隐藏：5559字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……