[发明专利]基于模态分析法的直流受端电网谐波分布与谐振控制方法

说明书

本发明公开了一种基于模态分析法的直流受端电网谐波分布与谐振控制方法，包括步骤：计算直流受端电网中各元件参数的模态一阶灵敏度和二阶灵敏度；在元件参数变化到达临界值之前，用一阶灵敏度对比各元件参数调整对谐振抑制的能力，而当元件参数变化超过临界值之后，用二阶灵敏度对各元件参数进行对比得到抑制谐振效果其中最好的元件参数调节方式，通过此调节方式控制直流受端电网的谐振。本发明将模态一、二阶灵敏度相结合，更准确地对比调整各元件参数对谐振的抑制作用，克服传统模态灵敏度存在的不稳定。

技术领域

本发明属于电能质量技术谐波谐振领域，尤其涉及一种基于模态分析法的直流受端电网谐波分布与谐振控制方法。

背景技术

随着跨区电网发展，国内出现多个直流受端城市电网。多直流馈入城市电网具有直流馈入容量大、直流落点多、电缆覆盖率高、谐波源数量多等特点，使得谐波分布和传导愈加复杂。受端换流站作为多直流馈入城市电网高电压级重要谐波源，向电网注入11、13次等谐波。城市电网电缆化率很高，由于电缆对地分布电容大，在电网中易产生感容耦合，从而引发谐振、谐波放大等问题。

对于电网谐振分析，传统的谐波阻抗频率扫描法虽然可以观测到各母线是否发生谐振以及谐振频率，但难以得到额外的信息；无法确定哪些母线注入谐波后易激励起谐振，谐振对哪些元件参数(并联元件的电导或电纳，以及串联元件的电阻或电抗)的变化敏感，又与哪些元件参数没有太大关联。因此目前采用得更多的是模态分析理论。模态分析法通过特征值技术，可得到解耦的模态电压与模态电流。通过对其中的参与因子与模态灵敏度进行分析，可解决上述问题。

模态灵敏度作为模态分析中的一个关键指标，可量化模态峰值对各元件参数的灵敏度。通常而言，元件参数的模态灵敏度越大，则调节该元件参数可更有效地抑制谐振。但传统模态灵敏度存在一定的不稳定性，即在某些情况下，调整灵敏度最大的元件参数，并非最有效的措施；而灵敏度较小的元件参数，反而可能对谐振治理更有效，从而，传统模态灵敏度存在一定局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于模态分析法的直流受端电网谐波分布与谐振控制方法，以量化各元件参数调整后对谐振峰值治理的效果，将模态一、二阶灵敏度相结合，更准确地对比调整各元件参数对谐振的抑制作用，克服传统模态灵敏度存在的不稳定。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于模态分析法的直流受端电网谐波分布与谐振控制方法，包括以下步骤：

步骤1：计算直流受端电网中各元件参数的模态一阶灵敏度和二阶灵敏度；一阶灵敏度为：

二阶灵敏度为：

式中，σ_α|_norm为模态一阶灵敏度，α为元件参数，λ_m为节点导纳矩阵Y在模态m下的特征值；σ′_α|_norm为二阶灵敏度；

步骤2：对于任意两元件参数A、元件参数B，当|σ_A|＞|σ_B|，且不存在σ′_A＞σ′_B时，则调节元件参数A来控制谐振；σ_A、σ′_A分别表示元件参数A的一阶灵敏度和二阶灵敏度，σ_B、σ′_B分别表示元件参数B的一阶灵敏度和二阶灵敏度；