[发明专利]一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法

说明书

本发明公开了一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法。该方法首先在待等值网络端口处量取其阻抗‑频率特性，得到零极点。以各零点为界，将频率轴切割为若干频段，在每个频段上，以各极点作为“特别关心频率点”，按照特定的计算方法在不同的频段分别计算等值电路的RLC参数，得出对应的各等值电路。进而实现网络的简化等值，以加快电力系统暂态仿真分析速度，减小计算量。

技术领域

本发明涉及一种电力系统无源单端口交流网络等值方法，尤其是涉及一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法，属于在较宽频率段范围内的网络等值。

背景技术

随着电力系统的规模在不断扩展，各类新设备的不断接入，整个网络变得日益繁杂，对系统进行电磁暂态仿真分析的任务也越来越重。实际上只需对某一小部分电网区域建立详细的电磁暂态模型即可，因而需要借助一些手段对其余部分网络进行简化等值，用一个规模远小于原系统的网络替代原网络，以加快仿真速度。

端口阻抗零极点匹配等值法是一种较为经典的系统等值方法，即利用简单的RLC并联支路来近似替代一个复杂的交流网络，根据采样得到外部系统的端口阻抗频率特性，得到零极点频率，从而计算各支路的元件参数值。其等值电路模型如图3。但传统零极点匹配等值法的缺陷在于，只能满足在零点频率处和原系统有相同的阻抗值，在其余频域误差较大，且由于只能选取一个“特别关心频率点”(在该频率点通过一定的规则改变各支路电感和电容值使得等值电路阻抗与原网络阻抗相等)，使得等值电路只能在较窄的频段内反映原系统的阻抗特性，在该频段之外，其与外部系统的实际频率特性相差较大。为能在一个较宽的频段内更好地让等值系统频率特性逼近原系统，本发明公开了一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法。将全频段划分为若干较窄的分频段，在每个分频段给出相应的等值电路。从而使等值系统频率特性在较宽的频率范围内和原系统更贴近。

频段划分的具体思路如下：

1)对原系统进行采样，绘制阻抗频率图；

2)取图中曲线极大值点对应频率为极点频率，极小值点对应频率为零点频率；

3)以各个零点频率作为分界点，将全频段分为若干分频段；

4)对每个分频段，运用传统零极点匹配等值法，分别搭建等值电路模型，并计算参数。即在不同的频段有不同的等值电路与原系统匹配。

上述技术方案中，步骤3)的详细过程为：设系统零点频率依次为ω₀、ω₁、……、ω_n。分频段选取为：0—ω₀、ω₀—ω₁、……、ω_n-1—ω_n。每一处分频段均含有两个零点和一个极点，因此均可用二阶等值电路模型予以匹配。

具体的，本发明基于端口阻抗零极点匹配的电力系统交流网络分频段等值方法，包括以下步骤：

1)在无源单端口网络端口处施加电压源；

2)在不同频率下测量网络端口处电压及电流，得出阻频特性；

3)根据阻频特性零点的分布将全频段划分为若干小频段；

4)在每一个小频段以极点作为“特别关心频率”，计算各频段等值电路的RLC参数；

5)用各简单RLC网络等效替换原系统。