一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法技术

技术编号：40580868 阅读：23 留言：0更新日期：2024-03-06 17:24

本发明专利技术公开了一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，涉及谐波交互的技术领域，该方法首先通过多方面的收集光伏电站和配电网内相关设备数据信息、相关信号数据信息以及电力变压器相关谐波数据信息，来为后续分析提供多方面的数据基础；同时利用傅里叶变换技术将时域信号转换为频域信号；接着利用谐波分析技术提取光伏电站和配电网中电力变压器的相关谐波数据信息和特征，建立了一套分析模型，进一步评估光伏电站与配电网谐波交互影响的程度和影响因素；通过电力变压器谐振频率Xppl的计算与分析，能够及时发现电力变压器是否会受到谐振影响，并通过等级预警报表提供预警通知，有效预防谐波交互对电力系统稳定运行造成的潜在危害。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及谐波交互的，具体为一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法。

技术介绍

1、在现代能源领域中，光伏电站作为清洁能源发电的重要组成部分，其与配电网之间的交互影响成为了电力系统优化中的一个关键问题。特别是当光伏电站与配电网交互并出现谐波的叠加效应时，其对电力系统的稳定性和可靠性造成了不可忽视的影响。

2、在传统的光伏电站与配电网交互过程中，由于会产生较低频率的谐波，不会对电力变压器的谐振频率产生明显的影响，因此，在电力系统设计和运行中，电力变压器的谐波频率影响通过是处于可忽视状态，然而，光伏电站产生的谐波具有高频次及宽频域的特性，其产生的谐波频率范围较宽，包含了相对较高的频率成分，这些高频次和宽频域的谐波信号容易与电力变压器的谐振频率产生共振现象，引起谐振效应的发生，增加电力变压器的磁化和铁损耗，导致其工作效率下降甚至可能损坏。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，解决了上述
技术介绍
中的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，包括以下步骤，

5、步骤一：当光伏电站与配电网交互并出现谐波的叠加效应时，收集与记录光伏电站和配电网内相关设备数据信息、相关信号数据信息以及电力变压器相关谐波数据信息，并将传输至运行状态数据集中；</p>

6、步骤二：将所述相关信号数据信息利用傅里叶变换技术，将时域信号转换为频域信号，从中获取每个频率成分的相位信息；并对运行状态数据集中的相关数据信息进行预处理，包括数据清洗和数据标准化处理；

7、步骤三：利用谐波分析技术，提取光伏电站和配电网中电力变压器的相关谐波数据信息和相关信号数据信息的特征，获取额定功率edgl、接地电阻jddz、电压值dyz和谐波相位差xwcz，并建立光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型，将特征提取的相关数据信息传输至光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型中；

8、步骤四：根据光伏电站与配电网交互时的相关设备参数状态，并结合相关设备数据信息，生成设备受损因子ssyz；将所述设备受损因子ssyz与所述电压值dyz相关联，获取电网稳定系数wdxs，将所述电网稳定系数wdxs与所述谐波相位差xwcz相关联，并经过无量纲处理后，获取谐波危险指数wxzs，所述谐波危险指数wxzs通过以下公式获取：

9、

10、式中，xppl表示为电力变压器谐振频率，wdxs表示为电网稳定系数，xwcz表示为谐波相位差，f1表示为电力变压器谐振频率xppl的比例系数，f2表示为电网稳定系数wdxs的比例系数，f3表示为谐波相位差xwcz的比例系数，其中，0.20≤f1≤0.50，0.33≤f2≤0.62，0.15≤f3≤0.46，且0.80≤f1+f2+f3≤1.35，r表示为常数修正系数；

11、步骤五：利用谐波分析仪监测光伏电站中输出谐波频率的范围，并记作输出谐波频率范围阈值q，并将所述电力变压器谐振频率xppl与输出谐波频率范围阈值q进行对比分析，评估电力变压器是否会受到谐振影响；并将所述谐波危险指数wxzs与预先设置的评估危险阈值k进行对比分析，获取相应的等级预警报表。

12、优选的，利用数据记录仪、谐波分析仪和信号采集器分别对光伏电站和配电网内，相关设备数据信息、相关信号数据信息以及电力变压器相关谐波数据信息进行采集和记录；其中：相关设备数据信息包括光伏电站与配电网内相关设备的运行时间、负载情况、电压值、电流值、功率、设备的维修次数、灰尘覆盖程度以及额定功率值相关数据信息；

13、电力变压器相关谐波数据信息包括电力变压器各阶次谐波的频率、幅值、谐波失真情况、以及电力变压器在谐波影响下的磁化和铁损耗情况相关数据信息；

14、相关信号数据信息包括谐波信号和基波信号中，电压基波和电流基波的波形、频率、幅值、相位、谐波电压和谐波电流的波形、频率、幅值以及相位相关数据信息。

15、优选的，将基波信号和谐波信号分别进行相位分析，并利用傅里叶变换技术，将时域信号转换为频域信号，从中获取谐波信号相位xhxw1和基波信号相位xhxw2；

16、并将运行状态数据集中相关数据信息进行数据预处理：识别和消除形式转换后的数据中出现的错误、异常值或噪音，并对数据进行归一化和标准化处理，从其中提取有用的特征数据，以减少数据的维度和复杂性。

17、优选的，预先建立光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型，并利用谐波分析技术，提取光伏电站和配电网中运行状态数据集的特征信息，获取：额定功率edgl、接地电阻jddz、温度差wdcz、电压值dyz、工作时长gzsc、灰尘覆盖率fglz以及维修次数wxcs。

18、优选的，经过无量纲处理后，所述电力变压器谐振频率xppl通过以下公式获取：

19、

20、式中，a1表示为额定功率edgl的比例系数，a2表示为温度差wdcz的比例系数，a3表示为接地电阻jddz的比例系数，其中，0.30≤a1≤0.63，0.15≤a2≤0.35，0.35≤a3≤0.55，且1.0≤a1+a2+a3≤1.30，c表示为常数修正系数。

21、优选的，将所述电力变压器谐振频率xppl与输出谐波频率范围阈值q进行对比分析，评估电力变压器是否会受到谐振影响；

22、若所述电力变压器谐振频率xppl大于或等于输出谐波频率范围阈值q时，即xppl≥q时，表示为当前光伏电站中输出谐波频率的范围不会影响到变压器的工作状态；

23、若所述电力变压器谐振频率xppl小于输出谐波频率范围阈值q时，即xppl＜q时，表示为当前光伏电站中输出谐波频率的范围已经影响到变压器的工作状态，间接增加变压器的磁化损耗和铁损耗的风险。

24、优选的，经过无量纲处理后，所述设备受损因子ssyz通过以下公式获取：

25、

26、式中，b1表示为工作时长gzsc的比例系数，b2表示为灰尘覆盖率fglz的比例系数，b3表示为维修次数wxcs的比例系数，其中，0.10≤b1≤0.35，0.25≤b2≤0.42，0.15≤b3≤0.50，且0.60≤b1+b2+b3≤1.0，g表示为常数修正系数。

27、优选的，经过无量纲处理后，所述电网稳定系数wdxs通过以下公式获取：

28、

29、式中，fzz表示为负荷值，所述dyz表示为电压值，h1表示为负荷值fzz的比例系数，h2表示为电压值dyz的比例系数，h3表示为设备受损因子ssyz的比例系数，其中，0.20≤h1≤0.40，0.22≤h2≤0.35，0.30≤h3≤0.65，且0.80≤h1+h2+h3≤1.20，j表示为常数修正系数。

30、优选的，经过无量纲本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤，

2.根据权利要求1所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：利用数据记录仪、谐波分析仪和信号采集器分别对光伏电站和配电网内，相关设备数据信息、相关信号数据信息以及电力变压器相关谐波数据信息进行采集和记录；其中：相关设备数据信息包括光伏电站与配电网内相关设备的运行时间、负载情况、电压值、电流值、功率、设备的维修次数、灰尘覆盖程度以及额定功率值相关数据信息；

3.根据权利要求2所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：将基波信号和谐波信号分别进行相位分析，并利用傅里叶变换技术，将时域信号转换为频域信号，从中获取谐波信号相位Xhxw1和基波信号相位Xhxw2；

4.根据权利要求3所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：预先建立光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型，并利用谐波分析技术，提取光伏电站和配电网中运行状态数据集的特征信息，获取：额定功率Edgl、接地电阻Jddz、温度差wdcz、电压

5.根据权利要求4所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：经过无量纲处理后，所述电力变压器谐振频率Xppl通过以下公式获取：

6.根据权利要求5所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：将所述电力变压器谐振频率Xppl与输出谐波频率范围阈值Q进行对比分析，评估电力变压器是否会受到谐振影响；

7.根据权利要求6所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：经过无量纲处理后，所述设备受损因子Ssyz通过以下公式获取：

8.根据权利要求7所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：经过无量纲处理后，所述电网稳定系数Wdxs通过以下公式获取：

9.根据权利要求8所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：经过无量纲处理后，所述谐波相位差Xwcz通过以下公式获取：

10.根据权利要求9所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：预先设置评估危险阈值K，并将评估危险阈值K与所述谐波危险指数Wxzs进行对比分析，获取等级预警报表；

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【技术特征摘要】

1.一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：包括以下步骤，

3.根据权利要求2所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：将基波信号和谐波信号分别进行相位分析，并利用傅里叶变换技术，将时域信号转换为频域信号，从中获取谐波信号相位xhxw1和基波信号相位xhxw2；

4.根据权利要求3所述的一种光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型建模方法，其特征在于：预先建立光伏电站与配电网谐波交互影响分析模型，并利用谐波分析技术，提取光伏电站和配电网中运行状态数据集的特征信息，获取：额定功率edgl、接地电阻jddz、温度差wdcz、电压值dyz、工作时长gzsc、灰尘覆盖率fglz以及维修次数wx...

【专利技术属性】
技术研发人员：许文忠，卢嘉，董学峰，朱振华，
申请(专利权)人：深圳南控新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：

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