[发明专利]一种谐波电流分布获取方法及装置

权利要求书

1.一种谐波电流分布获取方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一，获取双极线路等效电路，所述双极线路等效电路用于等效一个六端网络；步骤二，规定所述双极线路等效电路的线路极内电流和地中电流的正方向，确定极对地电压以及极中电流，步骤三，规定所述双极线路等效电路对称运行，确定极对地电压以及极中电流的对称分量，步骤四，根据所述对称分量，将所述双极线路等效电路等效为四端网络，步骤五，根据所述四端网络获取双极架空线路的谐波电流分布；

在步骤一中，所述双极线路等效电路的获取方法为，换流站和逆变站均用谐波电压源代替；

在步骤二中，所述极对地电压以及极中电流的表达方式分别为：

和其中，U₁为极线1对地谐波电压，I₁为极线1谐波电流，U₂为极线2对地电压，I₂为极线2谐波电流，U′为电压对称分量,U”为电压非对称分量，I′为电流对称分量，I”为电流非对称分量；

在步骤四中，所述将所述双极线路等效电路等效为四端网络具体为：用“极-极”回路代替所述双极线路等效电路；

在步骤五中，所述双极架空线路的谐波电流分布通过以下方法获取：

求解线路首、末端电势对称分量U₁₀为极线1首端对地谐波电压,U₂₀为极线2首端对地谐波电压.E′₀为首端电势对称分量,E′_l为末端电势对称分量；

求解双端口网络的输入阻抗Z′_BX＝Z′tanh(γ′l) (2)，其中，Z′为线路的波阻抗对称分量，γ′为线路的传播系数对称分量，l为线路长度；

根据双端口网络，按照叠加原理分别求得线路首、末端谐波电流的对称分量

其中，I′₀为首端谐波电流对称分量；I′_l为末端谐波电流对称分量；为输出阻抗和换流站内阻有关的角度,在不计输出阻抗时,

求解双极线路首末两端电流

和其中，I₁₀为极线1首端电流,I₂₀为极线2首端电流，I_1l为极线1末端电流，I_2l为极线2末端电流；

双极线路放大倍数为

根据传输线方程式求出线路上各点处的谐波电流

其中，U为均匀传输线上的电压，I为均匀传输线上的电流，R为单位传输线长导体的电阻，j为虚数单位，ω为角速度，L为单位传输线长导体的电感，C为两导体之间在单位传输线长上的电容,G为两导体之间在单位传输线长上的漏电感，x为任意长度的传输线；

推出γ为传输线传播系数；

得U＝A₁e^-γx+A₂e^γx (8)，其中，e为自然常数；

式中，

其中，U₀为线路首端谐波电压，I₀为线路首端谐波电流，Z为线路波阻抗；

联立得

根据式子(10)，线路上任意一点处的谐波电流为当x＝0时，有线路首端电流得到线路离首端距离x处的谐波电流：

则线路上任意处电流对称分量为：

其中，U_l为线路末端谐波电压，I_l为线路末端谐波电流，I_x为线路离首端距离x处的谐波电流。

2.一种谐波电流分布获取装置，其特征在于，包括第一等效模块、第一设置模块、第二设置模块、第二等效模块以及谐波电流分布获取模块，所述第一等效模块用于获取双极线路等效电路，所述双极线路等效电路用于等效一个六端网络；所述第一设置模块用于规定所述双极线路等效电路的线路极内电流和地中电流的正方向，确定极对地电压以及极中电流，所述第二设置模块用于规定所述双极线路等效电路对称运行，确定极对地电压以及极中电流的对称分量，所述第二等效模块用于根据所述对称分量，将所述双极线路等效电路等效为四端网络，所述谐波电流分布获取模块用于根据所述四端网络获取双极架空线路的谐波电流分布；

在所述第一等效模块中，所述双极线路等效电路的获取方法为，换流站和逆变站均用谐波电压源代替；

在所述第一设置模块中，所述极对地电压以及极中电流的表达方式分别为：

和其中，U₁为极线1对地谐波电压，I₁为极线1谐波电流，U₂为极线2对地电压，I₂为极线2谐波电流，U′为电压对称分量,U”为电压非对称分量，I′为电流对称分量，I”为电流非对称分量；

在所述第二等效模块中，所述将所述双极线路等效电路等效为四端网络具体为：用“极-极”回路代替所述双极线路等效电路；

在所述谐波电流分布获取模块中，所述双极架空线路的谐波电流分布通过以下方法获取：

求解线路首、末端电势对称分量U₁₀为极线1首端对地谐波电压,U₂₀为极线2首端对地谐波电压.E′₀为首端电势对称分量,E′_l为末端电势对称分量；

求解双端口网络的输入阻抗Z′_BX＝Z′tanh(γ′l) (2)，其中，Z′为线路的波阻抗对称分量，γ′为线路的传播系数对称分量，l为线路长度；

根据双端口网络，按照叠加原理分别求得线路首、末端谐波电流的对称分量

其中，I′₀为首端谐波电流对称分量；I′_l为末端谐波电流对称分量；为输出阻抗和换流站内阻有关的角度,在不计输出阻抗时,

求解双极线路首末两端电流

和其中，I₁₀为极线1首端电流,I₂₀为极线2首端电流，I_1l为极线1末端电流，I_2l为极线2末端电流；

双极线路放大倍数为

根据传输线方程式求出线路上各点处的谐波电流

其中，U为均匀传输线上的电压，I为均匀传输线上的电流，R为单位传输线长导体的电阻，j为虚数单位，ω为角速度，L为单位传输线长导体的电感，C为两导体之间在单位传输线长上的电容,G为两导体之间在单位传输线长上的漏电感，x为任意长度的传输线；

推出γ为传输线传播系数；

得U＝A₁e^-γx+A₂e^γx (8)，其中，e为自然常数；

式中，

其中，U₀为线路首端谐波电压，I₀为线路首端谐波电流，Z为线路波阻抗；

联立得

根据式子(10)，线路上任意一点处的谐波电流为当x＝0时，有线路首端电流得到线路离首端距离x处的谐波电流：

则线路上任意处电流对称分量为：

其中，U_l为线路末端谐波电压，I_l为线路末端谐波电流，I_x为线路离首端距离x处的谐波电流。