基于Matlab的电力系统谐波评估研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第22期继电器Vo1．34No．22142006年11月16日RELAYNOV．16，2006基于Matlab的电力系统谐波评估研究吴杰，刘健，卢志刚’，宋国堂，姜顺强(1，燕山大学电气工程学院，河北秦皇岛066004；2．秦皇岛港务局电力公司，河北秦皇岛066004)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_J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

2、等缺点。因此，采用Matlah的Powerlib工具对一座110kV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Matlab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；Matlab中图分类号：1'M714文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)220014-03进行谐波分析，得到了注入系统的各次谐波含量。0引言以此来说明利用Matlab进行供电系统谐波评估的在电力系统中，随着非线性、冲击性负荷的大量方法。增加，公用电网中的谐波污染t71益严重，威胁电网和1谐波评估常规方法各种用电设备

3、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力系统的谐波评估对于简单的网络可用简易电流进行评估，评估的标准是国家标准GB／T计算的方法；对复杂系统和多个谐波源可用谐波潮14595—93《电能质量一公用电网谐波标准》。流计算的方法¨。应用谐波潮流计算求解时，应先某港将要新建一座110kV变电站。该变电站确定谐波网络的数学模型。它是由网络巾各元件的负荷主要有翻车机、高塔吊、堆料机等这砦设备的谐波参数组成的，通常用描述谐波网络的连接情况电源为大功率交．直．交变频装置，运行时会有一定和支路导纳的谐波节点导纳矩阵表示。电力系统中量

4、的谐波注入电网。所以必须对该变电站注入系统的谐波源主要是一些电力电子设备和部分变压器的的谐波进行评估，以便及时发现问题并确定比较合励磁支路。可以将这些谐波源看作内阻抗无穷大的理的供电方式或采取治理措施。变电站供电系统如恒电流源。计算足由各谐波源节点注入谐波电流通图1所示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同的相序特性，零序网络还会因变

5、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图1变电站供电系统示意图足够精确的资料，严重影响了编程汁算的精度。Fig．1Schematicdiagramofsubstationsupplysystem本文利用Mat1ab软件中Powerlib亡具箱中的2基于Matlab的电力系统谐波评估FFT(快速傅立叶变换)工具，对第四变电站建模后由于常规的谐波潮流训算方法存在建立系统谐维普资讯http://www.

6、cqvip.com吴杰．等基于Matlab的电力系统谐波评估研究15波模型比较复杂、有模型参数很难获得等缺点，因表1部分变频器工作特点Tab．1I'erformancechara(：teristi0f此本文采用了Matlab环境下运用Powerlib工具箱中sonlofrequency·converters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6kV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

7、谐波电流注入电网侧。变频器的简单统计如表1所示(由于实际中图2中虚线框的模块l代表6脉波整流一逆变的变频器数量众多，表中只列出了几组有代表性系统的典型结构，模块2代表12脉波整流-逆变的典型结构。模块3代表典型的工频负荷。模块1和的)。模块2i=Ij’以封装成子系统(如图2中下部的subsys-因为主要研究注入系统的谐波电流值，并且谐teml和subsystem2)。多个以这3种典型模块为代波源主要是变频设备，所以根据实际情况对系统适表的子系统(subsystem)连接在变电站的6kV侧组当简化，将负荷归类为三种：6脉波整流-逆变供电成整个负荷系统(受图

8、的大小限制，图2未给出仿的负荷、12脉波整流一逆变供电的负荷和直接的工真时连接的