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1、2000年4月10日Apr.10,200051供电系统谐波潮流的仿真分析12蒋平,施鸣鹤(1.东南大学电气工程系,南京210096;2.国家电力公司电力自动化研究院,南京210003)摘要:介绍一种应用电磁暂态仿真程序(EMTP)进行供电系统谐波(低次谐波)潮流计算的方法。利用EMTP软件确定了供电网络各元件的谐波模型及其参数。在此基础上建立了中性点不同接地方式的供电网络在稳态和不同故障情况下的暂态谐波分析模型,并对一个供电网络实例进行了5次谐波潮流的仿真分析,得到了较为满意的效果。关键词:供电系统;谐波;潮流;仿真;EMTP中图分类号:TM76;TM7430引言就谐波网络数学模型而言,现
2、在主要有单相和[1]三相模型2种。单相模型过去主要用来计算对称众所周知,电网中的谐波使供电电能质量下降,[5]的谐波网络,但应用对称分量及其解耦—补偿理论已引起电力工作者的广泛重视。为提高电能质量,许后,也可用于计算不对称网络。三相模型既适用于对多国家的电力企业正采取各种措施对电网中的各类[1]称网络,也适用于不对称网络(包括注入电网的谐波谐波加以限制和治理。到目前为止,研究谐波问题电流)。该模型目前在实际工程中应用较普遍。主要还是针对供电系统谐波的分布和传递。谐波潮1.2应用EMTP进行供电系统谐波潮流仿真流仿真是谐波分析工作中的重要内容之一,它为供EMTP(electromagneti
3、ctransientprogram)是电部门进行谐波分析、研究谐波治理对策以及供电加拿大H.W.Dommel教授首创的电磁暂态分析软系统继电保护和自动装置的参数整定提供重要依件,它具有分析功能多、元件模型全和运算结果精确据。本文介绍应用电磁暂态仿真程序(EMTP)进行等优点,对于电网的稳态和暂态都可做仿真分析。对供电系统谐波(低次谐波)潮流仿真计算的方法。在其基本功能加以综合开发,可用于供电系统谐波潮仿真中可同时在电网的任何节点注入不同类型的谐流的分析。本文在这方面做了一些尝试,取得了较为波源,并考虑了实际电网中变压器高、低绕组的不同满意的结果。连接方式。所建模型可适用于三相对称和不对称以
4、根据国际上关于谐波潮流计算时对谐波网络元及具有不同中性点接地方式的供电网络。最后的仿[1,6]件参数和模型的要求,以及EMTP提供的网络真实例表明,应用EMTP软件进行谐波潮流分析可元件模型,本文确定了供电系统中各元件的谐波参以得到较为满意的结果。数,并建立了相应的模型,其中包括谐波发生源、线1供电系统谐波潮流计算的原理和方法路、变压器、负荷等。分别介绍如下。1.2.1线路1.1供电系统谐波潮流计算方法的回顾目前国内外谐波潮流计算主要有3种方法:线EMTP采用三相网络模型,三相输电线路不论对称与否,等效电路中的阻抗(或导纳)均是一个性分析法、非线性时域仿真法和非线性频域分析法。3×3的复数
5、矩阵,如阻抗矩阵中对角线元素是各相线性分析法目前应用较多,它主要有2种类型,一种[7][2]自阻抗,非对角线元素则是相间互阻抗。这些参数是由夏道止和Heydt提出的牛顿—拉夫逊法,另[3]往往不容易直接获得,而线路的各序分量参数较易一种是由Pileggi等人提出的节点导纳矩阵法和[4]获得,因而可通过序参数变换求得线路参数[7]。Mahmoud等人提出的节点阻抗矩阵法,导纳阵和阻抗阵方法之间无重大差别。上述3种方法中前1.2.2发电机2种只能用于求解稳态谐波潮流,后一种可用于求在谐波计算网络中,若发电机的谐波电势为零,解暂态谐波潮流。则其谐波等效电路可用一个串联的RL电路表示,其等效电路的
6、谐波阻抗ZGh的计算公式为:收稿日期:1999-06-28。ZGh=RGh+jhXG1(1)第24卷第7期Vol.24No.752其中XG1为发电机的基波阻抗;RGh为发电机的谐其中NH和NL分别为高、低压绕组的匝数。波电阻,一般很小,可忽略;如需要考虑时,在保持变压器等值漏抗不变的前提下,对图1可按阻抗角为85°估计;如果它是个等值发中参数做如下处理:令XS1=XS2′,XS1′=XS2。电机,则可按其阻抗角为75°或按cos=对于d,Y11接法的三相变压器,其线电压之比0.25估计;h为谐波次数。K与它的高、低压绕组的匝数比NH/NL之间存在按式(1)求得其阻抗后,折算成电感L,等效
7、电如下关系:路以RL元件串联后接于发电机端点与电网中性点NdNH(地)之间。K==(7)3NY3NL1.2.3变压器同理,对于Y,d11接法的三相变压器,其变比EMTP中提供的变压器模型可对由于其铁心K与它的高、低压绕组的匝数比NH/NL之间的关饱和所引起的谐波进行仿真,对于双绕组变压器,其系如下:谐波模型可用其高、低压侧间的串联电抗表示(忽略电阻),其值为:3NY3NHK==(8)NdNLZTh=jhXT1(2)在已知
