[發明專利]一種基于復頻域下節點導納矩陣的電網絡固有諧振結構分析方法

有效

• 申請號: 201710834960.1
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107453358B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 徐政;肖晃慶;邢法財
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 王琛

本發明公開了一種基于復頻域下節點導納矩陣的電網絡固有諧振結構分析方法，該方法基于復頻域下的節點導納矩陣，采用實部?虛部交叉迭代求取復頻域下節點導納矩陣的特征值，可以反映電網元件的頻變特性；與現有技術相比，本發明能夠大幅度減少計算量，提高求解速度，且能夠準確反映電網元件的頻變特性，從而為電網絡的固有諧振結構提供了一套簡單有效的分析方法。

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，具體涉及一種基于復頻域下節點導納矩陣的電網絡固有諧振結構分析方法。

背景技術

振蕩是電力系統運行過程中的一種常見現象；一般來說，電力系統振蕩可以分為三種類型：1.發電機軸系的振蕩(扭振)；2.發電機轉子之間的振蕩；3.電網絡內部的固有振蕩。隨著大量電力電子裝置接入電力系統，電網絡的固有諧振問題變得更加嚴重和復雜；當電網絡發生諧振時，很容易引起系統的過電壓、過電流，甚至會與發電機軸系扭振相互作用而導致機網復合共振，威脅電力系統的安全穩定運行。

目前用來分析電網絡固有諧振結構的方法主要有兩種，分別是測試信號法和狀態空間法；其中：

測試信號法的原理是在電網絡的某個節點上施加不同頻率的小擾動信號，計算各個頻率下相應的阻抗值。這種方法簡單易行，但對于大規模電力系統，如果要找出所有的諧振模式，則仿真和計算量十分繁重。另外，這種方法不能定位諧振發生的區域，也不能找出引發諧振的關鍵元件，因此也就不能提供有針對性的解決方案。

狀態空間法的基本步驟為將系統在工作點附近線性化，形成系統狀態空間方程，進而求取特征值，并分析系統振蕩的頻率、阻尼和振型等。狀態空間模型的局限性主要有以下兩方面：一是對大型電力系統，很難建立狀態空間方程；二是電網元件大多為頻變元件，特別是電力電子裝置很難用定常參數的RLC電路來表示，采用時域分析法難以反映電網元件的頻變特性。為此，需要尋找一種簡單有效的電網絡固有諧振結構分析方法。

發明內容

鑒于上述，本發明提供了一種基于復頻域下節點導納矩陣的電網絡固有諧振結構分析方法，能夠大幅度減少計算量，提高計算速度。

一種基于復頻域下節點導納矩陣的電網絡固有諧振結構分析方法，包括如下步驟：

(1)建立復頻域下電網絡的節點導納矩陣Y(s)，其中s為復頻域變量；

(2)定義Y(s)行列式絕對值的倒數為h_m；

(3)固定s的實部，當s的虛部在一定范圍內變化時，求出h_m的極大值點所對應的虛部值并進行更新；

(4)固定s的虛部，當s的實部在一定范圍內變化時，求出h_m的極大值點所對應的實部值并進行更新；

(5)反復執行步驟(3)和步驟(4)，直到s的實部和虛部收斂或迭代次數達到設定上限；

(6)使所述步驟(5)最終求得s的虛部即為電網絡的諧振頻率，s的實部即為電網絡在該諧振頻率下的衰減因子。

所述步驟(3)和步驟(4)的迭代過程中初始化s的實部和虛部均為0。

所述倒數h_m的表達式如下：

其中：det(Y(s))為節點導納矩陣Y(s)的行列式。

本發明基于復頻域下的節點導納矩陣，采用實部-虛部交叉迭代求取復頻域下節點導納矩陣的特征值，可以反映電網元件的頻變特性；與現有技術相比，本發明能夠大幅度減少計算量，提高求解速度，且能夠準確反映電網元件的頻變特性，從而為電網絡的固有諧振結構提供了一套簡單有效的分析方法。

附圖說明

圖1為本發明分析方法的流程示意圖。