【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用电系统，特别是涉及一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法、装置及介质。
技术介绍
1、为应对能源危机，可再生能源并网变流器等电力电子装置获得广泛应用，电力系统呈现高度电力电子化趋势；目前电力系统中谐振的分析已经成为了研究的热点之一，引起谐波谐振的主要原因包括：电力电子装置自身谐波特性、电力电子化电力系统的弱电网特性和电力系统各组成部件之间的多元广域互动。在电力电子装置自身谐波特性方面，通常采用增加虚拟模态阻抗的方法，可以有效抑制谐波谐振问题；在电力电子化电力系统的弱电网特性方面，通过分析海缆分布特性、海缆输电长度和控制环参数对并网系统中高频稳定性的影响规律，从而提出了相应的控制器参数优化方案。
2、然而，在分析谐波谐振问题时，一方面，由于系统构成元素和拓扑结构日益复杂，系统模态阻抗的计算难度骤增；另一方面，电力电子化配用电系统节点众多，导致逐一分析各节点谐振特性的过程需要进行多次重复，造成系统模态阻抗的计算量庞大。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法、装置及介质，以解决在分析谐波谐振问题时，难以通过简便方式计算配用电系统的最大模态阻抗的问题。
2、为了解决上述问题，本专利技术提供了一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，包括：
3、根据配用电系统中拓扑模型的关联矩阵，以复频域形式进行电流和电流表示的方式，建立节点导纳矩阵；其中，所述拓扑模型是根据所述配用电系统的输出导纳和传递函数而建立；
5、在预设的频率范围内，取所述模态阻抗曲线图上的相邻点，以逐步逼近谐振峰值的方式进行频率点计算，得到频率点集；
6、获取所述频率点集中各频率点对应的模态阻抗，将最大的模态阻抗作为所述配用电系统的最大模态阻抗，并根据所述最大模态阻抗解析所述配用电系统的谐波谐振问题。
7、本专利技术将配用电系统的数据转换为复频域函数，可以更容易地分析配用电系统的电压和电流特性，使所得到的节点导纳矩阵能够清晰地分析和反应出配用电系统的电流和电压之间的关系；通过绘制模态阻抗曲线图，能够知晓在不同频率点下的模态阻抗；在模态阻抗曲线图上取相邻点进行频率点计算的方式，能够对计算步长进行逐步调整，进而逐步逼近模态阻抗曲线图上的谐振峰值，以便在模态阻抗曲线图上获取精确的频率点从而构成频率点集，从而将频率点集所对应的最大模态阻抗作为配用电系统的最大模态阻抗，以对配用电系统的谐波谐振问题进行解析。
8、相比于现有技术，本专利技术通过绘制模态阻抗曲线图，并在该图上进行频率点计算，能够得到频率点集所对应的最大模态阻抗作为配用电系统的最大模态阻抗，该最大模态阻抗的获取方式简单有效；在阻抗获取的过程中，由于模型和曲线图都是通过少量数据而构建的，因此能够避免计算量庞大的问题，在简化计算的同时，节省配用电系统的最大模态阻抗的获取时间，因此能够解决在分析谐波谐振问题时，难以通过简便方式计算配用电系统的最大模态阻抗的问题。
9、作为优选方案，根据配用电系统中拓扑模型的关联矩阵，以复频域形式进行电流和电流表示的方式，建立节点导纳矩阵，具体为：
10、使用所述配用电系统中拓扑模型的关联矩阵，分别表示复频域形式的kcl方程和kvl方程，得到电流表达式和电压表达式；
11、根据支路电压向量和电压源向量建立支路方程；
12、对所述电流表达式、所述电压表达式和所述支路方程进行联立求解，得到所述节点导纳矩阵。
13、本优选方案中，由于复频域分析提供了一种简洁的方式来描述系统的行为，因此通过将配用电系统的数据转换为复频域函数，可以更容易地分析配用电系统的电压和电流特性，使所得到的节点导纳矩阵能够清晰地分析和反应出配用电系统的电流和电压之间的关系。
14、作为优选方案，根据所述节点导纳矩阵进行模态分析，并根据分析结果绘制模态阻抗曲线图，具体为：
15、根据所述节点导纳矩阵建立所述配用电系统的节点电压-电流表达式；
16、对所述节点导纳矩阵进行参数分解，得到包含对角特征值矩阵和右特征向量矩阵的第一表达式；
17、对所述节点电压-电流表达式和所述第一表达式进行联立求解，得到表示模态电压矢量和模态电流矢量之间关系的第二表达式；
18、将所述第二表达式中的所述对角特征值矩阵和右特征向量矩阵定义为模态电压矢量，得到模态阻抗矩阵，并根据所述模态阻抗矩阵绘制所述模态阻抗曲线图。
19、本优选方案通过绘制模态阻抗曲线图，能够知晓在不同频率点下的模态阻抗。
20、作为优选方案，根据所述模态阻抗矩阵绘制所述模态阻抗曲线图，具体为：
21、通过消除所述第二表达式中的所述右特征向量矩阵，得到临界矩阵；
22、根据所述临界矩阵中的对角元素构建参与因子集；其中，所述参与因子集中参与因子的大小表示谐波注入所述配用电系统引起的失真程度；
23、根据所述模态阻抗矩阵和所述参与因子集绘制所述模态阻抗曲线图。
24、本优选方案通过消除右特征向量矩阵所得到的临界矩阵，能够用于评估配用电系统中各组件或节点对整体系统性能影响程度，其中的对角元素既可以观察临界模式，又可以反映临界模式的可激励性，所以由此建立的参与因子集，能够间接反映出谐波注入配用电系统所引起的失真情况以及模态阻抗大小，故而在模态阻抗矩阵和参与因子集的基础上所绘制的模态阻抗曲线图可以直观有效地反映出不同频率点下的模态阻抗大小。
25、作为优选方案，在预设的频率范围内，取所述模态阻抗曲线图上的相邻点，以逐步逼近谐振峰值的方式进行频率点计算，得到频率点集，具体为：
26、在预设的频率范围内，以第一步长进行逐点模态分析，并根据预设的系数公式获取在所述模态阻抗曲线图上第一频率点对应的第一系数；其中，所述系数公式是由频率点和所述频率点的相邻点而建立；
27、若所述第一系数大于预设值，则将所述第一频率点加入初始频率点集，并在第二频率点的基础上，取所述第一步长重新进行逐点模态分析；其中，所述第二频率点比所述第一频率点更靠近所述模态阻抗曲线图上的谐振峰值；
28、若所述第一系数小于等于所述预设值，则通过步长调节的方式获取新的步长以进行逐点模态分析，直到根据所述系数公式计算得到的系数大于所述预设值；
29、由所述初始频率点集构成所述频率点集。
30、本优选方案中，由于模态阻抗曲线图显示了模态阻抗曲线的一般形态，在谐振峰值附近，模态阻抗变化率较大，而在远离谐振峰值处，模态阻抗变化趋于平缓，因此通过步长分析的方法，能够有效地逐步逼近模态阻抗曲线图上的谐振峰值，以便在模态阻抗曲线图上获取精确的频率点以构成频率点集。
31、作为优选方案，所述拓扑模型是根据所述配用电系统的输出导纳和传递函数而建立，具体为：
32、在使用预设控制本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据配用电系统中拓扑模型的关联矩阵，以复频域形式进行电流和电流表示的方式，建立节点导纳矩阵，具体为：
3.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据所述节点导纳矩阵进行模态分析，并根据分析结果绘制模态阻抗曲线图，具体为：
4.如权利要求3所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据所述模态阻抗矩阵绘制所述模态阻抗曲线图，具体为：
5.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在预设的频率范围内，取所述模态阻抗曲线图上的相邻点，以逐步逼近谐振峰值的方式进行频率点计算，得到频率点集，具体为：
6.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，所述拓扑模型是根据所述配用电系统的输出导纳和传递函数而建立，具体为：
7.如权利要求6所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在使用预
8.如权利要求6所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在预设的h次谐波下，根据长传输线的波阻抗和传播常数，建立所述长传输线的第二谐波模型，具体为：
9.一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，包括矩阵模块、曲线模块、频率模块和阻抗模块；
10.如权利要求9所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述矩阵模块包括表达单元、支路单元和导纳单元；
11.如权利要求9所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述曲线模块包括构建单元、分解单元、求解单元和曲线单元；
12.如权利要求11所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述曲线单元包括矩阵子单元、元素子单元和曲线子单元；
13.如权利要求9所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述频率模块包括系数单元、靠近单元、远离单元和构成单元；
14.如权利要求9所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述矩阵模块包括变流单元、传输单元、负荷单元和拓扑单元；
15.如权利要求14所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述变流单元包括控制子单元和变流子单元；
16.如权利要求14所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析装置，其特征在于，所述传输单元包括常数子单元和导纳子单元；
17.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机调用并执行，实现如上述权利要求1至8任意一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法。
...【技术特征摘要】
1.一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据配用电系统中拓扑模型的关联矩阵，以复频域形式进行电流和电流表示的方式，建立节点导纳矩阵，具体为：
3.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据所述节点导纳矩阵进行模态分析，并根据分析结果绘制模态阻抗曲线图，具体为：
4.如权利要求3所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，根据所述模态阻抗矩阵绘制所述模态阻抗曲线图，具体为：
5.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在预设的频率范围内，取所述模态阻抗曲线图上的相邻点，以逐步逼近谐振峰值的方式进行频率点计算，得到频率点集，具体为：
6.如权利要求1所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，所述拓扑模型是根据所述配用电系统的输出导纳和传递函数而建立，具体为：
7.如权利要求6所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在使用预设控制器对所述配用电系统进行电流控制的情况下，获取第一传递函数，并根据所述第一传递函数建立并网变流器的第一谐波模型，具体为：
8.如权利要求6所述的一种配用电系统谐波谐振的模态分析方法，其特征在于，在预设的h次谐波下，根据长传输线的波阻抗和传播常数，建立所述长传输线的第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王玲，朱远哲，吕鸿，杜婉琳，汪进锋，马明，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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