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2000年4月10日Apr.10,200051

供电系统谐波潮流的仿真分析

蒋平1,施鸣鹤2
(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;TM743

0引言就谐波网络数学模型而言,现在主要有单相和
三相模型2种[1]。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
是
电部门进行谐波分析、研究谐波治理对策以及供电EMTP(electromagnetictransientprogram)
加拿大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H.W.Dommel
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
连接方式。所建模型可适用于三相对称和不对称以满意的结果。
及具有不同中性点接地方式的供电网络。最后的仿根据国际上关于谐波潮流计算时对谐波网络元
件参数和模型的要求[1,6]以及提供的网络
真实例表明,应用EMTP软件进行谐波潮流分析可,EMTP
以得到较为满意的结果。元件模型,本文确定了供电系统中各元件的谐波参
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。
1.1供电系统谐波潮流计算方法的回顾1.2.1线路
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
性分析法、非线性时域仿真法和非线性频域分析法。对称与否,等效电路中的阻抗(或导纳)均是一个
线性分析法目前应用较多,它主要有2种类型,一种3×3的复数矩阵,如阻抗矩阵中对角线元素是各相
[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,
一种是由Pileggi等人提出的节点导纳矩阵法[3]和往往不容易直接获得,而线路的各序分量参数较易
[7]
Mahmoud等人提出的节点阻抗矩阵法[4],导纳阵和获得,因而可通过序参数变换求得线路参数。
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.7
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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)
3NY3NL
1.2.3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