一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位方法及装置与流程

本发明涉及电力系统技术领域，尤其是涉及一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位方法及装置。

背景技术

高压直流(hvdc)输电由于其输电距离不受同步运行的稳定性限制、输送容量大、损耗小、功率调节迅速灵活、节约土地资源等优点，在远距离大容量输电、跨海峡送电以及电网的非同步联网等方面得到了十分广泛的应用。当两回及以上回高压直流输电落点于同一交流系统时，由此形成的直流输电系统称为多馈入直流(multi-infeeddirectcurrent，midc)输电系统，该交流系统称为含有多馈入直流输电系统的电网，包含多馈入直流输电系统及所接入交流系统的互连系统统称为多馈入交直流(multi-infeeddirectcurrent&alternativecurrent，midc-ac)输电系统。

含有多馈入直流输电系统的电网具有以下特点：

(1)频率稳定困难。当多回直流相继甚至同时停运时，电网有功功率缺额急剧增加，如果缺乏足够充裕的备用机组以及快速灵活且协调的控制手段，则必将导致电网频率崩溃。

(2)电压稳定难度大为增加。当来自交直流系统的扰动导致多回直流相继闭锁时，各换流站母线电压急剧波动，可能使交流系统电压失稳。

(3)电网的背景谐波大为增加。基于晶闸管的高压直流输电换流器是一个高度非线性的谐波源。运行过程中，换流器向电网注入功率很大、谐波成分丰富的低次谐波，并在换流母线上产生相应的背景谐波电压。可能引发交流滤波器与交流系统的某些特定运行方式产生谐波放大，甚至并联谐振。这些谐波对电网造成谐波污染，危害电气设备的安全，同时降低电网的经济效益，而频率小于20khz的低次谐波对电气设备的影响主要是：①谐波放大甚至谐振，危及电气设备及人员的安全；②由于附加损耗增加，引起设备过热、寿命缩短；③使旋转设备机械振动加剧。

综上所述，多馈入交直流输电系统由于连接形式的复杂程度大大增加，必然给交直流系统的安全稳定及控制带来诸多问题。在不利情况下，可能会导致系统性能的下降，甚至威胁到系统的安全稳定运行。多年来，众多谐波问题专家在不断探索谐波溯源技术。但是，由于谐波问题的复杂性，特别是获取准确谐波阻抗的艰难性，使得目前还没有良好的、普遍性适用的谐波溯源方法。因此，有必要研究一种有效的谐波源定位方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位方法及装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位方法，包括以下步骤：

1)选取监测点位置，获得监测点处的谐波电压和谐波电流；

2)判断监测点位置所在系统的类型，若为直流系统，则执行步骤3)，若为交流系统，则执行步骤4)；

3)基于用户侧与系统侧的电流方向关系，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧；

4)根据系统中阻抗大小，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述步骤3)中，若用户侧电流反向于系统侧电流，则采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述步骤4)中，若系统中感抗为主要成分，则采用无功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述步骤4)中，若系统中电阻为主要成分，则采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位装置，包括：

监测点采样模块，用于选取监测点位置，并获得监测点处的谐波电压和谐波电流；

系统类型判断模块，用于判断监测点位置所在系统的类型为直流系统或交流系统；

第一谐波源判断模块，在系统类型判断模块的判断结果为直流系统时响应，用于基于用户侧与系统侧的电流方向关系，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧；

第二谐波源判断模块，在系统类型判断模块的判断结果为交流系统时响应，根据系统中阻抗大小，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述第一谐波源判断模块包括：

第一功率法判断单元，用于在用户侧电流反向于系统侧电流时，采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述第二谐波源判断模块包括：

第二功率法判断单元，用于在系统中感抗为主要成分时，采用无功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

进一步地，所述第二谐波源判断模块还包括：

第三功率法判断单元，用于在系统中电阻为主要成分时，采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明在谐波源定位前对监测点进行了选取，有利于提高判断精度。

2)本发明根据不同系统类型及谐波源的幅值、角度和相位，选择相应方法进行谐波源定位，有利于提高判断精度。

3)本发明选择功率法进行谐波源定位，可以摆脱谐波阻抗的影响，从实测数据进行谐波溯源，实践上更方便。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位方法，包括以下步骤：

步骤101，选取监测点位置，获得监测点处的谐波电压和谐波电流。谐波溯源是针对某一点而进行的，所以需要明确选择所关注的点。

步骤102，判断监测点位置所在系统的类型，若为直流系统，则执行步骤103，若为交流系统，则执行步骤104。

步骤103，基于用户侧与系统侧的电流方向关系，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

直流系统中，不存在电感电容，若用户侧电流反向于系统侧电流，则采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

通过应用迭代法可证明上述方法的有效性。

步骤104，根据系统中阻抗大小，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

谐波溯源主要在于辨识其两侧谐波电压幅值的大小，在交流系统中，若系统中感抗为主要成分，则采用无功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧，这点适合于高压、超高压系统；若系统中电阻为主要成分，则采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧，适合于存在某次谐波谐振的场合。

通过应用迭代法可证明上述方法的有效性。

有功流向与源之间的相位相关，无功功率流向与源之间的幅值相关，这一基本思想是应用功率法辨识谐波源的关键，功率法进行谐波源定位，可以摆脱谐波阻抗的影响，从实测数据进行谐波溯源，实践上更方便。

实施例2

本实施例提供一种多馈入交直流输电系统的谐波源定位装置，包括监测点采样模块、系统类型判断模块、第一谐波源判断模块和第二谐波源判断模块，监测点采样模块用于选取监测点位置，并获得监测点处的谐波电压和谐波电流；系统类型判断模块用于判断监测点位置所在系统的类型为直流系统或交流系统；第一谐波源判断模块在系统类型判断模块的判断结果为直流系统时响应，用于基于用户侧与系统侧的电流方向关系，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧；第二谐波源判断模块在系统类型判断模块的判断结果为交流系统时响应，根据系统中阻抗大小，选择相应方法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

所述第一谐波源判断模块包括第一功率法判断单元，用于在用户侧电流反向于系统侧电流时，采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

所述第二谐波源判断模块包括第二功率法判断单元和第三功率法判断单元，第二功率法判断单元用于在系统中感抗为主要成分时，采用无功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧国第三功率法判断单元用于在系统中电阻为主要成分时，采用有功功率方向法确定谐波源处于用户侧或系统侧。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。