一種直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法。包括有如下步驟：1）根據(jù)傳輸線、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和并聯(lián)電容器的諧波模型，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；2）將待計(jì)算節(jié)點(diǎn)置于導(dǎo)納陣的最末行，該行的電流值置為1，其余行的電流值置為0；3）對(duì)前n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)；4）采用稀疏技術(shù)存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣；5）求解該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，并不需要進(jìn)行回代過(guò)程；6）采用并行計(jì)算的方法，同時(shí)計(jì)算多個(gè)輸入文件；7）針對(duì)批處理的計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本發(fā)明針對(duì)諧波阻抗計(jì)算需要多次掃描的特點(diǎn)，采用了改進(jìn)的節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)技術(shù)和稀疏技術(shù)，減化了諧波阻抗計(jì)算的工作量，極大地提高了計(jì)算速度，減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，能夠節(jié)約寶貴時(shí)間。
【專利說(shuō)明】一種直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，屬于直流輸電用的交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法的改造技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓直流輸電在運(yùn)行過(guò)程中，在高壓直流換流站內(nèi)，換流器作為電力系統(tǒng)中的非線性元件，是換流站內(nèi)主要的諧波源，其在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生各種諧波。這些諧波電流通過(guò)換流變壓器網(wǎng)側(cè)注入交流系統(tǒng)，如果不加以控制，會(huì)影響交、直流系統(tǒng)的正常運(yùn)行。諧波及其抑制是高壓直流輸電系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題之一。為了抑制諧波，高壓直流輸電工程換流站內(nèi)要裝設(shè)大量濾波裝置，交直流側(cè)的濾波裝置在投資和占地面積上均占相當(dāng)大的比重。在設(shè)計(jì)換流站交流濾波裝置時(shí)，交流系統(tǒng)的諧波阻抗是一個(gè)很重要的參數(shù)。為經(jīng)濟(jì)合理地進(jìn)行交流濾波器的設(shè)計(jì)，必須了解從換流站交流母線向系統(tǒng)看進(jìn)去的交流系統(tǒng)阻抗頻率特性，需準(zhǔn)確地計(jì)算各種運(yùn)行方式下交流系統(tǒng)的諧波阻抗。
[0003]以往在直流輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，交流系統(tǒng)等值諧波阻抗計(jì)算多采用加拿大泰西蒙公司的NMSCAN程序，在工程使用中發(fā)現(xiàn)該程序還存在掃描過(guò)程過(guò)于繁鎖、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換復(fù)雜、計(jì)算結(jié)果需要進(jìn)一步處理等問(wèn)題，PSCAD/EMTDC可以進(jìn)行諧波分析和交流系統(tǒng)阻抗等值，但是，它不適用于成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)的龐大系統(tǒng)。將幾千個(gè)節(jié)點(diǎn)的大系統(tǒng)簡(jiǎn)化成為保留若干個(gè)重要節(jié)點(diǎn)和元件的簡(jiǎn)化系統(tǒng)，以此減小計(jì)算量，但是，這樣做顯然會(huì)降低結(jié)果的精度，更重要的是可能忽略掉一些影響諧波分布及諧振條件的重要因素。此外，關(guān)于交流系統(tǒng)等值阻抗的頻率特性不但需要考慮直流輸電系統(tǒng)投運(yùn)年的情況，而且還要考慮直流輸電系統(tǒng)投運(yùn)后幾十年內(nèi)的變化情況。對(duì)于每個(gè)水平年，計(jì)算交流系統(tǒng)等值阻抗的頻率特性時(shí)應(yīng)考慮電力系統(tǒng)負(fù)荷、發(fā)電機(jī)開(kāi)機(jī)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)等參數(shù)的變化。本發(fā)明正是根據(jù)直流輸電工程國(guó)產(chǎn)化的要求，考慮到以往諧波阻抗掃描程序的諸多缺點(diǎn)，為提高實(shí)際工程中數(shù)據(jù)的利用率，研究了如何在諧波頻率下建立交流系統(tǒng)各元件的諧波模型；通過(guò)優(yōu)化方法，極大地提高了計(jì)算速度；增加了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，使得我國(guó)電力系統(tǒng)BPA數(shù)據(jù)可以直接用于諧波阻抗計(jì)算；對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，繪出各電氣量的頻率特性圖及散點(diǎn)圖，包含更全面的數(shù)據(jù)分析功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于考慮上述問(wèn)題而提供一種簡(jiǎn)化了以往工程上計(jì)算諧波阻抗的步驟，極大地減輕了操作人員的負(fù)擔(dān)，能夠節(jié)約寶貴時(shí)間的直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:本發(fā)明直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，包括有如下步驟:
[0006]I)根據(jù)傳輸線、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和并聯(lián)電容器的諧波模型，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，即
【權(quán)利要求】
1.一種直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，其特征在于包括有如下步驟: 1)根據(jù)傳輸線、變壓器、發(fā)電機(jī)、負(fù)荷和并聯(lián)電容器的諧波模型，形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，即
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，其特征在于上述步驟4)中，采用稀疏技術(shù)存儲(chǔ)該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的方法，將導(dǎo)納矩陣的對(duì)角元素集中存放在一維數(shù)組中，其上三角矩陣中的非對(duì)角元素則按行依次存放在另一個(gè)一維數(shù)組中，再相應(yīng)地用兩個(gè)一維數(shù)組指明每一個(gè)元素在原矩陣中的行、列位置，由于導(dǎo)納矩陣是對(duì)稱的，因此只需存儲(chǔ)其上三角陣的元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，其特征在于上述步驟5)中，求解該節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣，采用高斯消去法，它由消去運(yùn)算和回代運(yùn)算兩部分組成，由于節(jié)點(diǎn)優(yōu)化編號(hào)時(shí)，將待計(jì)算母線節(jié)點(diǎn)編到所有節(jié)點(diǎn)的最后一個(gè)，故待求節(jié)點(diǎn)位于導(dǎo)納矩陣的最后一行，省去高斯消去法的回代過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流輸電用交流系統(tǒng)諧波阻抗計(jì)算方法，其特征在于上述步驟6)中，并行計(jì)算允許單個(gè)程序創(chuàng)建多個(gè)并行執(zhí)行的線程來(lái)完成各自的任務(wù)，提高CPU的利用率；在多線程程序中 ，一個(gè)線程必須等待的時(shí)候，CPU能運(yùn)行其它的線程而不是等待。
【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103544378SQ201310452661
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月28日
【發(fā)明者】邱偉, 黃瑩, 黎小林, 李建華, 方少麟 申請(qǐng)人:南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司