电力系统谐波分析的元件模型和系统仿真

电力系统的谐波问题早在20世纪20年代和30年代就引起了人们的注意，到了50年代和60年代，由于高压直流输电技术的发展，发表了有关换流器引起电力系统谐波问题的大量论文。70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，谐波所造成的危害也日趋严重。世界各国都对谐波问题予以充分的关注。 本文首先介绍了电力系统谐波的基本概念、性质和主要度量指标，并指出了电力系统谐波研究的艰巨任务和重大意义。 结合仿真分析来研究电力系统是计算机技术飞速发展和不断更新的必然结果。本文的第二章则简要说明了电力系统谐波仿真分析软件包PCFLO的功能和特点。 讨论电力系统在谐波分析时，系统元件采用的模型、适用情况以及各自的优缺点，以及如何利用PCFLOH在频域内对电力系统谐波进行分析是本文的主要工作。本文分两大类阐述了谐波分析的模型。一类是从电力系统一出现就存在的典型的系统元件，如发电机、变压器、输电线路。随着制造工艺的完善，虽然这类设备已不再是电力系统的主要谐波源，在谐波分析中可以近似用等值阻抗表示。但是如果在一些特殊的运行条件下，它们仍然会向系统注入谐波电流，较为严重时如变压器工作在过饱和区，或者谐波分析精度要求较高时，都需用电流源来等值。另一类则是电力系统中的新兴设备，如电力电子装置。随着电力电子技术的发展，它们已成为系统产生谐波的主要因素，在正确认识这类设备特性的基础上，认识到必须用电流源来代替这类设备，以准确的表示它们的频率特性。 本文的第四章列出了许多国家和国际学术组织制定的限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定，并针对我国的实际情况，着重介绍了谐波国家标准。 以一个18节点的配电系统为算例，用PCFLOH进行分析，给出其波形畸变的研究结果。根据分析结果，讨论了不同模型对谐波分析计算的影响，以及考虑到在不同条件和不同的要求精度下的模型选择问题。