交直流混联电网的谐波状态估计方法、装置、设备和介质与流程

本发明涉及电力系统，尤其是涉及交直流混联电网的谐波状态估计方法、装置、设备和介质。

背景技术：

1、我国能源基地和负荷中心在空间上逆向分布的特点产生了能源资源大范围优化配置的迫切需求。由于具备远距离大容量输电的优势，直流输电技术在能源资源优化配置过程中发挥了重要作用。

2、基于电网换相换流器(line-commuted converter，lcc)的高压直流输电技术(电网换相型高压直流输电lcc-hvdc)因其具有输送容量大、电压等级高、损耗小、造价低、技术成熟等优点，被广泛应用于长距离大容量电力输送工程中，以实现电能跨区域调配。

3、电力电子设备接入电网时会向电网注入大量谐波，直流输电系统的谐波产生与传递特性会使得交直流混联电网也出现较大的谐波，导致电网安全稳定运行的风险增大。

4、现有技术通常将非线性负荷和直流系统视为注入交流电网的谐波电流源，应用在交直流混联电网中进行谐波状态分析，但是不能充分考虑交直流系统间的谐波相互作用，难以获取电网谐波的全局分布规律与关联特征。

5、目前谐波状态估计方法是基于常规的广域同步测量系统进行的研究，同步相量量测单元侧重于工频信号量测，频带覆盖范围窄，无法满足电网的宽频谐波状态估计需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供交直流混联电网的谐波状态估计方法、装置、设备和介质，以解决现有技术难以对交直流混联电网进行全局谐波状态分析且无法满足宽频谐波状态估计需求的技术问题。

2、本发明的目的，可以通过如下技术方案实现：

3、方案一，一种交直流混联电网的谐波状态估计方法，包括：

4、获取含lcc-hvdc和mmc-hvdc的交直流混联电网的网络拓扑结构、元件参数以及宽频量测数据；

5、根据所述网络拓扑结构和所述元件参数，建立交流系统量测方程、lcc直流系统量测方程和mmc直流系统量测方程；

6、根据所述交流系统量测方程、所述lcc直流系统量测方程和所述mmc直流系统量测方程，构建所述交直流混联电网的谐波状态估计模型；

7、根据所述宽频量测数据求解所述谐波状态估计模型，得到所述交直流混联电网的谐波状态估计量。

8、可选地，所述交流系统量测方程包括母线电压量测方程和支路电流量测方程。

9、可选地，所述母线电压量测方程为：

10、

11、其中，为母线i的h次谐波电压相量的量测量；ηh,i为母线i的h次谐波电压相量的量测量的误差相量；为待求解的母线i的h次谐波电压状态量。

12、可选地，所述支路电流量测方程为：

13、

14、其中，yh,ii＝yh,ij+yh,ii，yh,ij＝-yh,ij，yh,ii为支路i侧的h次支路导纳，yh,ij＝1/zh,ij，zh,ij为h次支路阻抗；为母线i流入支路的h次谐波电流相量的量测量；为待求解的母线i、j的h次谐波电压状态量。

15、可选地，所述lcc直流系统量测方程为：

16、

17、其中，k+、k-为换流变正、负序变比；udc,k为lcc直流母线k待求解的0～hdc次谐波电压状态向量；分别为待求解的换流母线-hmax～hmax次正、负序谐波电压状态向量；hmax为选取的动态相量最大阶数；ηdc,k为0～hdc次谐波量测量的误差向量；zdc,k为lcc直流母线k的0～hdc次谐波量测向量，s+、s-分别为交流侧正序、负序网与直流系统间的谐波电压传递矩阵，由电压开关函数的动态相量组成。

18、可选地，所述mmc直流系统量测方程为：

19、

20、

21、其中，ηdc,u、ηdc,i为-kmax～kmax次谐波电压计算量、电流向量计算量的误差向量，kmax为预设的动态相量最大阶数；udc、idc分别为待求解的mmc直流母线k的－kmax～kmax次谐波电压状态量、电流向量状态量；id为-kmax～kmax次桥臂环流；和分别为-kmax～kmax次上桥臂级联子模块总电容电压的正序、负序、零序分量、和分别为-kmax～kmax次下桥臂级联子模块总电容电压的正序、负序、零序分量；xrl为桥臂阻抗矩阵；分别为交流侧正序网、负序网、零序网与mmc直流系统上桥臂间的谐波传递矩阵；分别为交流侧正序网、负序网、零序网与mmc直流系统下桥臂间的谐波传递矩阵。

22、可选地，所述谐波状态估计模型为：

23、

24、其中，zac为交流谐波量测量的mac维观测向量，zlcc为lcc直流谐波量测量的mlcc维观测向量，zmmc为mmc直流谐波量测量的mmmc维观测向量；ηac为交流谐波量测误差的mac维列向量，ηlcc为lcc直流谐波量测误差的mlcc维列向量，ηmmc为mmc直流谐波量测误差的mmmc维列向量；xac为待求解交流谐波状态量的nac维列向量，xlcc为待求解lcc直流谐波状态量的nlcc维列向量；xmmc为待求解mmc直流谐波状态量及其中间变量构成的nmmc维列向量；hac为交流谐波量测量与交流谐波状态量之间的mac×nac维量测矩阵，hlcc,ac为lcc直流谐波量测量与交流谐波状态量之间的mlcc×nac维量测矩阵，hlcc,lcc为lcc直流谐波量测量与lcc直流谐波状态量之间的mlcc×nlcc维量测矩阵，hmmc,ac为mmc直流谐波量测量与交流谐波状态量之间的mmmc×nac维量测矩阵，hmmc,mmc为mmc直流谐波量测量与mmc直流谐波状态量及其中间变量之间的mmmc×nmmc维量测矩阵。

25、方案二，一种交直流混联电网的谐波状态估计装置，包括：

26、数据获取模块，用于获取含lcc-hvdc和mmc-hvdc的交直流混联电网的网络拓扑结构、元件参数以及宽频量测数据；

27、方程建立模块，用于根据所述网络拓扑结构和所述元件参数，建立交流系统量测方程、lcc直流系统量测方程和mmc直流系统量测方程；

28、模型构建模块，用于根据所述交流系统量测方程、所述lcc直流系统量测方程和所述mmc直流系统量测方程，构建所述交直流混联电网的谐波状态估计模型；

29、状态估计模块，用于根据所述宽频量测数据求解所述谐波状态估计模型，得到所述交直流混联电网的谐波状态估计量。

30、方案三，一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现方案一的步骤。

31、方案四，一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现方案一的步骤。

32、有鉴如此，本发明带来的有益效果是：

33、本发明首先建立交流系统、lcc直流系统和mmc直流系统的量测方程，然后联立量测方程构建交直流混联电网的谐波状态估计模型，将交流系统、mmc和lcc直流系统在谐波状态估计模型中进行统一谐波状态分析，利用谐波状态估计模型进行全局谐波状态分析，可以很好地获取电网全局谐波分布状态，从而获取交直流混联电网的全局谐波状态量的估计值，其结果较为精确。同时，本发明基于宽频量测数据进行谐波状态估计，能够满足宽频谐波估计的要求。