本發(fā)明涉及換流站諧波溯源，具體涉及一種換流站多諧波源定量溯源方法。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源發(fā)電、高壓直流換流站、電氣化鐵路、城市軌道交通等新型電源設(shè)備、輸變電設(shè)備和高壓非線性負(fù)荷的規(guī)?；⒕W(wǎng)，電網(wǎng)中諧波源的種類和數(shù)量顯著增加，諧波超標(biāo)問題逐漸由配電網(wǎng)向輸電網(wǎng)滲透，對(duì)換流站的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重威脅。因此，針對(duì)輸電網(wǎng)，特別是換流站，開展諧波定量溯源，對(duì)于開展換流站諧波治理、保障換流站安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。換流站諧波溯源屬于典型集中式多諧波源場(chǎng)景，其諧波定量溯源的核心問題是構(gòu)建準(zhǔn)確的換流站諾頓等效模型，即求取各輸電線路的諧波阻抗和諧波電流源。

2、目前，在諧波阻抗計(jì)算方面，國(guó)內(nèi)外的研究方向主要是采用波動(dòng)量法和回歸法進(jìn)行求解。其中，波動(dòng)量法是利用pcc處諧波電壓波動(dòng)量與諧波電流波動(dòng)量的比值符號(hào)估計(jì)系統(tǒng)側(cè)諧波阻抗，其核心思想是認(rèn)為pcc處母線諧波電壓波動(dòng)量完全由用戶側(cè)諧波電流波動(dòng)量引起?；貧w法的本質(zhì)是利用母線諧波電壓與各諧波源電流幅值之間存在的線性相關(guān)性，基于回歸系數(shù)量化各諧波源線路的貢獻(xiàn)率。

3、而在諧波電流源計(jì)算方面，目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者在諧波電流源取值方面的研究相對(duì)較少，現(xiàn)有方法主要采用在線路并網(wǎng)點(diǎn)的實(shí)測(cè)諧波電流代替該線路諧波源理論產(chǎn)生的諧波電流進(jìn)行定量溯源。

4、上述諧波阻抗和諧波電流源的計(jì)算方法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)需滿足一個(gè)假設(shè)前提條件，即要求用戶側(cè)諧波阻抗遠(yuǎn)大于系統(tǒng)側(cè)諧波阻抗，以采用諧波源等值電路的并網(wǎng)點(diǎn)電流測(cè)量值替代諧波源真實(shí)發(fā)射電流進(jìn)行定量溯源。然而，換流站所在的輸電網(wǎng)并不滿足用戶側(cè)諧波阻抗遠(yuǎn)大于系統(tǒng)側(cè)諧波阻抗的假設(shè)前提條件，導(dǎo)致各輸電線路之間的諧波電流耦合程度加劇，使得換流站各輸電線路并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電流測(cè)量值與其諧波源真實(shí)發(fā)射電流之間存在較大差異，影響了換流站多諧波源定量溯源的準(zhǔn)確性。因此，如何基于母線諧波電壓和各輸電線路并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電流實(shí)現(xiàn)換流站各輸電線路的多諧波源準(zhǔn)確定量溯源，是當(dāng)前亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問題

2、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種換流站多諧波源定量溯源方法，能夠有效克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的難以對(duì)換流站多諧波源進(jìn)行準(zhǔn)確定量溯源的缺陷。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

5、一種換流站多諧波源定量溯源方法，包括以下步驟：

6、s1、監(jiān)測(cè)無(wú)源濾波器組的運(yùn)行狀態(tài)，在無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后分別同步采集一組供電母線諧波電壓相量、各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量；

7、s2、根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的供電母線諧波電壓相量、各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量，計(jì)算各輸電線路的等效諧波源參數(shù)；

8、s3、根據(jù)各輸電線路的等效諧波源參數(shù)，計(jì)算供電母線諧波電壓計(jì)算值，并與對(duì)應(yīng)時(shí)刻的供電母線諧波電壓測(cè)量值進(jìn)行誤差計(jì)算，根據(jù)誤差計(jì)算結(jié)果對(duì)各輸電線路的等效諧波源參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾；

9、s4、重復(fù)s1～s3，直至得到監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)n次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換對(duì)應(yīng)的n組各輸電線路的等效諧波源參數(shù)；

10、s5、計(jì)算單次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中各輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的貢獻(xiàn)率，并計(jì)算監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)n次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中各輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的平均貢獻(xiàn)率。

11、優(yōu)選地，s1中監(jiān)測(cè)無(wú)源濾波器組的運(yùn)行狀態(tài)，在無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后分別同步采集一組供電母線諧波電壓相量、各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量，包括：

12、當(dāng)監(jiān)測(cè)到無(wú)源濾波器組發(fā)生第k次狀態(tài)切換時(shí)，同步采樣得到無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的供電母線諧波電壓相量無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的各輸電線路諧波電流相量以及無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的無(wú)源濾波器組諧波電流相量

13、其中，h為諧波次數(shù)，b為無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前標(biāo)識(shí)，a為無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換后標(biāo)識(shí)，m為輸電線路編號(hào)，m∈{1,2,...,m}，m為輸電線路數(shù)量，電流互感器測(cè)量方向均以流出供電母線為參考方向。

14、優(yōu)選地，在同步采集一組供電母線諧波電壓相量、各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量時(shí)：

15、為避免無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中勵(lì)磁涌流的影響，即保證諧波電壓相量、諧波電流相量的變化完全是由無(wú)源濾波器組的阻抗變化引起的，在無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前t1秒的a相基波電壓過零點(diǎn)處開始同步采樣得到無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前的供電母線諧波電壓相量各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量

16、在無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換后t2秒的a相基波電壓過零點(diǎn)處開始同步采樣得到無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換后的供電母線諧波電壓相量各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量

17、其中，t1、t2的取值范圍為300ms～500ms。

18、優(yōu)選地，s2中根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的供電母線諧波電壓相量、各輸電線路諧波電流相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量，計(jì)算各輸電線路的等效諧波源參數(shù)，包括：

19、s21、根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的供電母線諧波電壓相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量，計(jì)算無(wú)源濾波器組諧波阻抗值及無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)諧波阻抗值；

20、s22、根據(jù)無(wú)源濾波器組諧波阻抗值及無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)諧波阻抗值，分別計(jì)算無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后其與系統(tǒng)之間的諧波阻抗并聯(lián)值；

21、s23、根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后各輸電線路諧波電流相量，結(jié)合s22中計(jì)算得到的諧波阻抗并聯(lián)值，計(jì)算各輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值。

22、優(yōu)選地，s21中根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后的供電母線諧波電壓相量和無(wú)源濾波器組諧波電流相量，計(jì)算無(wú)源濾波器組諧波阻抗值及無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)諧波阻抗值，包括：

23、s211、采用下式計(jì)算無(wú)源濾波器組諧波阻抗值：

24、

25、其中，zlc,h,k,b為第k次狀態(tài)切換前的無(wú)源濾波器組h次諧波阻抗值，zlc,h,k,a為第k次狀態(tài)切換后的無(wú)源濾波器組h次諧波阻抗值；

26、s212、采用下式計(jì)算第k次狀態(tài)切換過程中無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)諧波阻抗值：

27、

28、其中，zs,h,k為第k次狀態(tài)切換過程中無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)h次諧波阻抗值。

29、優(yōu)選地，s22中根據(jù)無(wú)源濾波器組諧波阻抗值及無(wú)源濾波器組對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)諧波阻抗值，分別計(jì)算無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后其與系統(tǒng)之間的諧波阻抗并聯(lián)值，包括：

30、采用下式計(jì)算無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后其與系統(tǒng)之間的諧波阻抗并聯(lián)值：

31、

32、其中，zp,k,b為第k次狀態(tài)切換前的無(wú)源濾波器組h次諧波阻抗值z(mì)lc,h,k,b與系統(tǒng)h次諧波阻抗值z(mì)s,h,k之間的諧波阻抗并聯(lián)值，zp,k,a為第k次狀態(tài)切換后的無(wú)源濾波器組h次諧波阻抗值z(mì)lc,h,k,a與系統(tǒng)h次諧波阻抗值z(mì)s,h,k之間的諧波阻抗并聯(lián)值。

33、優(yōu)選地，s23中根據(jù)無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后各輸電線路諧波電流相量，結(jié)合s22中計(jì)算得到的諧波阻抗并聯(lián)值，計(jì)算各輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值，包括：

34、s231、在計(jì)算輸電線路m等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值時(shí)，將其它輸電線路的諧波電流相量相加，作為廣義輸電線路：

35、

36、其中，為第k次狀態(tài)切換前除輸電線路m外其它輸電線路的h次諧波電流相量之和，為第k次狀態(tài)切換前所有輸電線路的h次諧波電流相量之和，

37、為第k次狀態(tài)切換后除輸電線路m外其它輸電線路的h次諧波電流相量之和，為第k次狀態(tài)切換后所有輸電線路的h次諧波電流相量之和，m為輸電線路數(shù)量；

38、s232、采用下式計(jì)算輸電線路m等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值，即輸電線路m的諾頓等效參數(shù)：

39、

40、其中，為第k次狀態(tài)切換過程中輸電線路m等效的h次諧波電流源相量，zs,h,m,k為第k次狀態(tài)切換過程中輸電線路m等效的h次諧波阻抗值；

41、s233、重復(fù)s231～s232，直至計(jì)算得到第k次狀態(tài)切換過程中所有輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值，即所有輸電線路的諾頓等效參數(shù)。

42、優(yōu)選地，s3中根據(jù)各輸電線路的等效諧波源參數(shù)，計(jì)算供電母線諧波電壓計(jì)算值，并與對(duì)應(yīng)時(shí)刻的供電母線諧波電壓測(cè)量值進(jìn)行誤差計(jì)算，根據(jù)誤差計(jì)算結(jié)果對(duì)各輸電線路的等效諧波源參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)過濾，包括：

43、由于無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后各輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值均相同，因此無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換前、后各輸電線路的等效諧波源對(duì)供電母線諧波電壓的貢獻(xiàn)率相同，在此以無(wú)源濾波器組切換前的狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算：

44、s31、采用下式計(jì)算供電母線諧波電壓計(jì)算值：

45、

46、其中，為第k次狀態(tài)切換前的供電母線h次諧波電壓計(jì)算值；

47、s32、采用下式對(duì)供電母線諧波電壓計(jì)算值與對(duì)應(yīng)時(shí)刻的供電母線諧波電壓測(cè)量值進(jìn)行誤差計(jì)算：

48、

49、其中，εk,b為第k次狀態(tài)切換前的供電母線h次諧波電壓計(jì)算值相對(duì)于采樣得到的第k次狀態(tài)切換前的供電母線諧波電壓相量的誤差率；

50、s33、當(dāng)|εk,b|＞β時(shí)，則認(rèn)為第k次狀態(tài)切換過程中各輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值誤差較大，并去除本次狀態(tài)切換過程中各輸電線路等效的諧波電流源相量和諧波阻抗值；

51、其中，β為預(yù)設(shè)閾值，取值范圍為5％～10％。

52、優(yōu)選地，s5中計(jì)算單次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中各輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的貢獻(xiàn)率，并計(jì)算監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)n次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中各輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的平均貢獻(xiàn)率，包括：

53、s51、采用下式計(jì)算第n次狀態(tài)切換過程中輸電線路m對(duì)供電母線諧波電壓的貢獻(xiàn)率：

54、

55、其中，cu,h,m,n為第n次狀態(tài)切換過程中輸電線路m等效的諧波電流源對(duì)供電母線h次諧波電壓的貢獻(xiàn)率，為在上的投影角度，為第n次狀態(tài)切換過程中輸電線路m等效的h次諧波電流源相量，為第n次狀態(tài)切換過程中所有輸電線路等效的h次諧波電流源相量之和，m為輸電線路數(shù)量，n為k的子集；

56、s52、采用下式計(jì)算監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)n次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中輸電線路m對(duì)供電母線諧波電壓的平均貢獻(xiàn)率：

57、

58、其中，為第n次狀態(tài)切換過程中輸電線路m等效的諧波電流源對(duì)供電母線h次諧波電壓的平均貢獻(xiàn)率，n為監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)滿足數(shù)據(jù)誤差要求的無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換總次數(shù)；

59、s53、重復(fù)s51～s52，直至計(jì)算得到監(jiān)測(cè)時(shí)段內(nèi)n次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程中所有輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的平均貢獻(xiàn)率。

60、(三)有益效果

61、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的一種換流站多諧波源定量溯源方法，具有以下有益效果：

62、1)本方法完全基于母線諧波電壓和各輸電線路并網(wǎng)點(diǎn)的諧波電流進(jìn)行換流站多諧波源定量溯源，無(wú)需構(gòu)建復(fù)雜的電網(wǎng)模型，便于工程應(yīng)用；

63、2)本方法基于各輸電線路的等效諧波源參數(shù)計(jì)算供電母線諧波電壓計(jì)算值，通過與對(duì)應(yīng)時(shí)刻的供電母線諧波電壓測(cè)量值進(jìn)行誤差計(jì)算，并采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法以減少單次測(cè)量造成的隨機(jī)誤差，規(guī)避了因等效諧波源參數(shù)誤差較大造成的諧波定量溯源分歧；

64、3)基于長(zhǎng)時(shí)間多次無(wú)源濾波器組狀態(tài)切換過程統(tǒng)計(jì)的各輸電線路對(duì)供電母線諧波電壓的貢獻(xiàn)率進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間尺度的諧波定量溯源。