[发明专利]一种多谐波源电网的节点谐波干扰评估方法

权利要求书

1.一种多谐波源电网的节点谐波干扰评估方法，其特征在于，采用谐波电压作为谐波干扰强度指标评价，建立节点谐波电压叠加方程，在电网中接入多个未知谐波源谐波电流相角的非线性负荷时，按如下步骤评估节点谐波干扰：

1)计算各谐波源单独注入时，在节点上产生的谐波电压；

2)判断节点阻抗是否已知，是则电网阻抗角方差为0，否则计算电网阻抗角方差；

3)计算谐波电压相角差的方差，进而计算谐波电压相角差余弦的期望；

4)计算节点谐波电压叠加方程的谐波电压叠加系数；

5)基于节点谐波电压叠加方程，计算得到合并后的谐波电压；

6)评估谐波电压有否超过预设的阈值，基于此进行节点谐波干扰评估；

在多谐波源接入下，建立电网的节点谐波电压叠加方程如下式(1)所示：

其中，U_i1为第一谐波源产生的谐波电流在节点i上产生的谐波电压的有效值；U_i2为第二谐波源产生的谐波电流在节点i上产生的谐波电压的有效值；K_U为电压叠加系数，其计算公式如下式(2)所示：

式中，为两谐波电压相角差；若有两个以上谐波源，则先将其中两个谐波源单独作用在节点上产生的谐波电压进行叠加，再与第三个谐波源单独作用在该节点上的谐波电压按照式(1)进行叠加，以此类推，直至所有谐波电压叠加完成；

所述电网阻抗角方差的计算方法为：

网络节点阻抗由用户侧线路阻抗Z_L、系统侧阻抗Z_S以及变压器阻抗Z_T组成，依次由下式(3)～(5)表示：

Z_L＝(r+jq)l (3)

式中，r为线路每千米电阻值，q为线路每千米电抗值，l为线路长度；U_K为短路计算点的平均电压，S_K为出口断路器的短路容量；U_d为变压器的短路电压百分值，U_N为变压器的额定电压，S_N为变压器的额定容量；

依次令线路长度、系统侧阻抗模值、变压器电抗值为变量x、y、z，将设置的电网阻抗角，代入上式(3)～(5)，得到各变量相应的取值范围，则各阻抗由下式(6)～(8)表示：

Z_L＝(a₁+ja₂)x，x∈[x_min，x_max] (6)

Z_S＝(b₁+jb₂)y，y∈[y_min，y_max] (7)

Z_T＝jz，z∈[z_min，z_max] (8)

其中a₁、a₂、b₁、b₂分别为常量；得到电网阻抗角为关于变量x、y、z的函数：

求解式(9)中的上下限

由于反正切函数为单调函数，因此令：

求解函数f(x，y，z)的最大值和最小值的方法为：分别对x、y求导，由于f_x(x，y，z)与f_y(x，y，z)始终不等于零，因此函数为单调函数，即在边界取得最大值和最小值，代入变量数组，得到函数f(x，y，z)的最大值和最小值；再代入式(9)即得到电网阻抗角θ的上下限[θ_min，θ_max]；

假设电网阻抗角θ满足均匀分布，则电网阻抗角的方差为：

所述计算谐波电压相角差的方差，进而计算谐波电压相角差余弦的期望的具体方法为：

计算基波电压相角差的方差σ₁²为电网阻抗角的方差与基波电流相角方差之和；

计算得到谐波电压相角差的方差为2hσ₁²，进而得到其标准差为

按下式(12)计算得到谐波电压相角差余弦的期望

式中，h表示谐波次数。

2.根据权利要求1所述的一种多谐波源电网的节点谐波干扰评估方法，其特征在于，计算得到谐波电压相角差余弦的期望后，按式(2)计算得到电压叠加系数K_U，再按式(1)进行谐波电压合并计算，得到电网中待评估节点的谐波电压，然后判断谐波电压有否超过预设的阈值，对电网节点谐波干扰进行评估。