CN106849093A - 用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，包括如下步骤：S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据等效阻抗结构以及各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。该方法充分考虑大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果的影响、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响以及电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，提高了谐波潮流计算的准确性。

Description

用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法

技术领域

本发明涉及一种大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，尤其涉及一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法。

背景技术

我国目前正加快资源节约型、环境友好型社会的建设，电能等绿色能源的使用比例将不断加大，家庭能源也由传统能源向绿色能源转换。现在家庭光伏发电逐渐受到广泛的使用。光伏发电特指采用光伏组件，将太阳能直接转换为电能的发电系统。它是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式。

2015年，我国新能源发电持续快速增长，光伏装机容量首次超过德国跃居世界第一。由于我国太阳能资源主要富集于西北部地区，距离负荷中心较远，需要采用高压远距离输电，因此光伏电站的规模化和大型化已经成为光伏产业的重要发展趋势之一。

随着家庭光伏发电的不断增长，光伏电站装机容量爆发式增长，大规模光伏电站的接入及电力电子装置的广泛应用使得大量非线性负载也加入到电力系统中，对电力系统造成污染，出现电能质量问题。目前，谐波问题是制约光伏电站并网最主要的问题之一，很多大型并网光伏电站存在谐波超标问题，且在低光照运行条件下更加突出。大型光伏电站中，每组并网逆变器系统的输出电流经站内集电系统汇集后向外送出。即使单台并网逆变器的输出电流谐波较小，多台并网逆变器并联后输出电流的谐波也有可能超标。由于大型并网光伏电站一般采用LCL滤波器，且很多光伏电站通过长距离输电线缆接入弱电网，滤波电容可能引起谐振从而造成某些次谐波放大。因此，在对大规模光伏电站进行谐波分析时，不仅要考虑光伏系统与电网之间日益显著的相互作用，也应当考虑由滤波器、变压器、电缆线路等元件构成的集电系统对谐波传递所造成的影响。

目前，有研究结果表明电网阻抗导致系统存在谐振现象，降低系统电能质量，并网点电压的谐波畸变率远大于逆变器输出电流，并网点电压谐波含量更易超标。进一步提出了大型光伏电站谐波串并联谐振数学模型，分析了谐波串并联谐振机理，定量分析谐波电压放大系数及其与输电距离、谐波次数及谐波类型的关系。从逆变器的控制层面研究了电网阻抗对大型光伏电站谐波及谐振的影响，但在进行网络等效时，并未将大型光伏电站集电系统内部元件及连接方式纳入考虑范围，不能准确有效地分析大型光伏电站集电系统谐波及谐振的影响，进而采取有效地措施。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法。

为实现上述发明目的，本发明采用下述的技术方案：

一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，包括如下步骤：

S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；

S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；

S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。

其中较优地，在步骤S1中，所述元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网与负荷。

其中较优地，所述光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器；

其中，所述光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗用如下公式表示：

其中，Z_L为电感的谐波阻抗；X_L为电感的基波电抗；h为谐波次数；Z_c为电容的谐波阻抗；X_c为电容的基波电抗，j为转换系数。

其中较优地，所述双分裂变压器的等效阻抗用如下公式表示：

其中，X_t1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；X_t2、X_t3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，h为谐波次数。

其中较优地，所述主变压器谐波阻抗模型为：

Z_T＝h^1.15R_T+hX_T

其中，Z_T为主变等效谐波阻抗，R_T和X_T分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。

其中较优地，所述高压电网与负荷在h次谐波下的等值阻抗为：

其中，Z为系统或负荷的谐波等效阻抗，R和X分别为其基波等效电阻和电抗。

其中较优地，在步骤S2中，为谐波传递网络构建等效模型是根据谐波传递网络结构，得到节点导纳矩阵Y；

其中，Y为(6mn+3)阶方阵，令k＝6mn，则有：

式中，Ya＝Yai，表示第i条集电线路中各个节点与k+1号节点之间的互导纳，Yk+i,k+i为网络中k+i号节点的自导纳(i＝1,2)；Yk+i,k+j为网络中k+i号节点与k+j号节点之间的互导纳(i＝1,2，j＝1,2，且i≠j)，Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym为(6n)阶方阵，方阵Y中共有m个Ym矩阵。

其中较优地，Ya为(6n×1)阶列向量，Ya用如下公式表示：

其中较优地，Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym用如下公式表示：

其中，Y1、Y2为6阶方阵，Y1为集电系统单条支路的第一个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Y2为该条支路其余各个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Yc为Y1、Y2组成的矩阵的补充矩阵。

其中较优地，在步骤S3中，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，即获得谐波潮流，采用如下公式：

U(h)＝Y^-1(h)I(h)

其中，U(h)为各节点h次谐波电压列向量；Y(h)为h次谐波传递网络的节点导纳矩阵；I(h)为各节点h次谐波注入电流列向量。

本发明所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，通过为谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型以及为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；再根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。该方法充分考虑大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果的影响、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响以及电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，准确有效地分析大型光伏电站集电系统谐波及谐振的影响，进而采取有效地措施，提高了谐波潮流计算的准确性。

附图说明

图1为本发明所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法的流程图；

图2为本发明所提供的大型并网光伏电站的结构示意图；

图3为本发明所提供的集电线路的结构示意图；

图4为本发明所提供的光伏发电单元的结构示意图；

图5为本发明所提供的光伏发电单元等效阻抗的部分结构示意图；

图6为本发明所提供的大型并网光伏电站等效阻抗的结构示意图；

图7为本发明所提供的集电线路等效阻抗的结构示意图；

图8为本发明所提供的忽略集电系统的大型光伏电站的结构示意图；

图9为本发明所提供的一个实施例中，PCC点各次谐波电压放大情况展示图；

图10为本发明所提供的一个实施例中，L1的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；

图11为本发明所提供的一个实施例中，L2的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；

图12为本发明所提供的一个实施例中，C的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；

图13为本发明所提供的一个实施例中，电缆阻抗的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图；

图14为本发明所提供的一个实施例中，电缆导纳的值对PCC点各次谐波电压放大情况展示的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术内容进行详细具体的说明。

如图1所示，本发明提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，具体包括如下步骤：首先，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；然后，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据等效阻抗结构以及谐波传递网络涉及的各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；最后，根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。下面对这一过程做详细具体的说明。

S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型。

大型并网光伏电站(大型光伏电站集电系统)结构如图2所示。大型并网光伏电站包含若干光伏发电单元，如图3所示，光伏发电单元的输出功率经站内集电线路汇入10kV交流母线。假设光伏电站共有m条并联的集电线路(集电线路结构图如图4所示)，每条集电线路由n个光伏发电单元组成。光伏电站产生的电能经变比为10/121kV的主变压器升压，通过高压输电线路并入大电网。大型并网光伏电站的结构、集电线路的结构和光伏发电单元的结构为本领域常规结构，在此便不再赘述了。

为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型，在本发明所提供的实施例中，建立谐波传递网络涉及的元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网(系统)与负荷。其中，光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器。电网的谐波数学模型由电网中各个元件的谐波模型组成。下面对各个等效模型进行详细的描述。

将光伏发电单元结构转换为光伏发电单元的等效阻抗结构，光伏发电单元的等效阻抗结构图如图5所示。在光伏发电单元中，2组光伏阵列分别与2台500kW的光伏逆变器连接，逆变器的输出电流经LCL滤波器后送至一台变比为10.5/0.27/0.27kV的双分裂变压器，然后接入站内集电系统(大型光伏电站集电系统)。

采用电流控制模式的光伏逆变器，在谐波潮流计算中处理为能够输出恒定电流的电流源。光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗可用式(1)计算。

其中，Z_L为电感的谐波阻抗；X_L为电感的基波电抗；h为谐波次数；Z_c为电容的谐波阻抗；X_c为电容的基波电抗，j为转换系数。

光伏发电单元采用短路阻抗百分比为4.5％、额定容量为1000/500/500kV·A的双分裂变压器，忽略变压器内部阻抗的影响，有Z_t＝jX_t，。若Z_t1表示高压绕组的等效阻抗，Z_t2、Z_t3分别表示两个低压绕组的等效阻抗，通常情况下，双分裂变压器的等效阻抗可以用下式计算：

式中，X_t1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；X_t2、X_t3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，X_1-2为穿越阻抗，K_F为分裂系数，h为谐波次数。

大型光伏电站中每组并网逆变器系统通常采用相同的结构、参数和控制策略等，且升压变压器的型号均相同。因此，在本发明中，假设图3中所有发电单元内各个元件的参数完全相同。

关于输电线路和电缆，在基波计算时，输电线路通常采用π型等值电路。但是在谐波计算中，由于线路的分布特性比基波时更加显著，因而每个π型所能代表的线路距离将大为缩短。因此在谐波计算中，更多使用的是分布参数等值电路。为使长线路的分布参数等值电路计算更加便利，采用双曲函数来计算输电线路和电缆的等值电路。其中计算输电线路和电缆的等值电路的方法参照论文芦晶晶，电力系统谐波分析及程序开发(中国电力科学研究院，2005)。h次谐波时，线路单位长度的谐波参数为：

式中，Z_oh为线路的单位长度谐波阻抗，r_oh为单位长度谐波电阻，X₁为单位长度基波电抗，y_oh为单位长度谐波导纳，b₁为单位长度基波电纳，h为谐波次数。考虑到集肤效应，线路的单位长度电阻可由下式计算：

式中，r₁为线路单位长度基波电阻。

h次谐波时，长度为l的输电线路和电缆的阻抗和导纳值为：

其中，sh(x)为双曲正弦函数，ch(x)双曲余弦函数；Z_Lh和Y_Ch分别为线路的谐波阻抗和导纳，Z_Ch和γ_h分别为h次谐波时线路的特征阻抗和传播函数，Z_Ch和γ_h可由下式计算得到：

关于主变压器，基波潮流计算尤其是在高压网的计算中，常忽略变压器的激磁支路和绕组电阻，变压器的激磁支路由于铁芯的存在是非线性的，且非线性程度随外施电压而改变，电压愈高，铁芯愈接近饱和，其非线性程度也愈大。当外加电压过高铁芯饱和后，谐波含有率大为增加，因此可以把它看成单独的谐波源。在谐波潮流计算中，当所考虑的谐波次数不太高时，可忽略变压器绕组间及绕组中匝间电容的作用，因而其等值电路为一连接原副边节点的阻抗支路，其阻抗值由绕组电阻和漏抗所组成。在高次谐波的作用下，变压器绕组的集肤效应和邻近效应都变得更加显著，电阻值要增大。在本发明所提供的实施例中，采用IEEE提出的变压器谐波阻抗模型：

Z_T＝h^1.15R_T+hX_T (7)

式中，Z_T为主变等效谐波阻抗，R_T和X_T分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。

关于高压电网(系统)与负荷，电力系统的电网规模日益增大，但在谐波分析中，无需计算整个系统，只须计算到所关心的节点，如谐波源接入到系统的公共节点。若能将这些公共点的谐波污染水平控制在允许的范围之内，则该谐波源对整个系统其它点的谐波污染都是可接受的，因此需要对高压电网进行等值。当高压电网或负荷的功率为S，功率因数为cosφ时，系统或负荷在h次谐波下的等值阻抗为：

式中，Z为系统或负荷的谐波等效阻抗，R和X分别为其基波等效电阻和电抗。

至此，谐波传递网络涉及的各元件的等效模型建立完成，在各元件等效模型以及后续介绍的谐波传递网络等效模型的基础上可以进行谐波潮流计算。

S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据等效阻抗结构以及谐波传递网络涉及的各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵。

将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，图6和图7分别为大型并网光伏电站等效阻抗结构图和集电线路等效阻抗结构图。假设大型光伏电站集电系统由m条并联支路组成，每条支路共包含n个发电单元，如图6所示。集电系统将各个发电单元所发电能汇集后，经主变压器、高压输电线路送入电网，电力传输网络的等效阻抗结构图如图7所示。

根据图6和图7所示的谐波传递网络结构，得到节点导纳矩阵Y为(6mn+3)阶方阵。令k＝6mn，则有

式中：Ya为(6n×1)阶列向量，表示第i条集电线路中各个节点与k+1号节点之间的互导纳，Yk+i,k+i为网络中k+i号节点的自导纳(i＝1,2)；Yk+i,k+j为网络中k+i号节点与k+j号节点之间的互导纳(i＝1,2，j＝1,2，且i≠j)。

Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym为(6n)阶方阵，方阵Y中共有m个Ym矩阵。

式(11)中，Y1、Y2为6阶方阵，Y1为集电系统单条支路的第一个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Y2为该条支路其余各个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵。为保证Ym的正确性，Yc为Yb的补充矩阵。Y1、Y2、Yc可通过式(12)—(14)求得。

其中，Z_L1为电感1的谐波阻抗，Z_L2为电感2的谐波阻抗；Z_c为电容的谐波阻抗；Z_t1和Z_t2双分裂变压器的等效阻抗；Z_di和Y_di(i＝1,2…n)分别为单条集电线路的第i个发电单元后连接的电缆线路的等效阻抗和导纳。方阵Y2除Y2(6，6)之外，其余位置的值均与Y1相同，集电系统单条支路第i个(i＝2，3，…，n)发电单元的节点导纳矩阵Y2的Y2(6，6)为

Yc为(6n)阶对称方阵，有：

需要说明的是，式(12)—(14)矩阵Y1、Y2、Yc未说明的部分均为0。

S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。

与基波潮流计算类似，谐波潮流计算就是根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵组成的网络方程求解各节点谐波电压，即

U(h)＝Y^-1(h)I(h) (2)

式中：U(h)为各节点h次谐波电压列向量；Y(h)为h次谐波传递网络的节点导纳矩阵；I(h)为各节点h次谐波注入电流列向量。按谐波源工作条件，根据基波计算结果、谐波次数以及计算相应的各次谐波的注入电流，形成注入电流向量I(h)。在本发明所提供的实施例中，令含谐波源的节点注入电流为单位h次谐波电流，不含谐波源的节点注入电流均为0。

需要注意的是，谐波传递网络中各元件等效阻抗的大小随谐波次数的变化而变化，因此在计算中需要多次形成谐波传递网络节点导纳矩阵。

下面对大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果、电缆参数对谐波潮流计算结果的影响分别通过实验进行说明。

在大型光伏电站集电系统中，各发电单元之间的电缆由于线路长度短、电压等级低，因而在某些研究中忽略了电缆参数的影响，认为各个发电单元为简单的并联关系，如图8所示。

在建立了谐波传递网络之后，通过进行谐波潮流计算，可以得到网络中各个节点在各次谐波下的电压值。用某一点的各次谐波电压幅值除以该点的基波电压幅值，就可以得到在各次谐波下，该点的谐波电压相对于基波电压的放大倍数。由于谐波传递网络中的节点较多，在本发明中，仅选取主变压器低压侧节点，即各发电单元的公共连接点(pointof common coupling，PCC)作为代表进行分析。网络中各个元件参数如表1所示。

表1 传递网络中各元件参数展示表

经计算，2种结构下PCC点谐波电压的放大情况如图9所示。从图9中可以看出，在忽略站内集电系统的电缆参数后，网络的谐振频率有所降低，谐振点的电压放大倍数也明显增大，其余各点的电压放大情况也有所改变。

2种结构下PCC点各次谐波的电压放大倍数如表2所示。

表2 PCC点各次谐波电压放大倍数展示表

从表2中数据可以看出，在考虑站内集电系统电缆参数的情况下，该网络在输入7次谐波电流时发生了谐振，当谐波次数小于7次时，电压放大倍数随输入谐波次数的增加呈上升趋势，随后逐渐下降，当谐波次数大于35次以后，谐波电压小于基波电压；在忽略站内集电系统电缆参数的情况下，网络在输入6次谐波电流时发生了谐振，当谐波次数小于6次时，电压放大倍数随输入谐波次数的增加呈上升趋势，随后逐渐下降，当谐波次数大于28次后，电压放大倍数的变化趋势与谐波次数没有明显的对应关系，但在该结构下，不论向网络注入几次谐波电流，PCC点的谐波电压幅值始终大于基波电压幅值。

由此可见，大型光伏电站中集电系统的电缆参数会对谐波分析结果造成一定影响，所以在进行谐波分析时应当考虑站内集电系统的电缆参数。

关于LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响，考虑站内集电系统电缆参数的情况，在表1给定参数的基础上，单独调整LCL滤波器的参数L1、L2和C的值后，PCC点各次谐波电压的放大情况如图10—12所示。

由图10—12可以看出，L1在图10所示范围内的变化没有对PCC点各次谐波电压的放大倍数产生明显的影响，但不排除对网络中其他节点谐波电压产生影响的可能；随着L2值的增大，PCC点的谐振频率逐渐减小，且谐振频率均在11次以下，谐振点的电压放大倍数均在200倍以上；电容C对PCC点的各次谐波电压放大情况的影响与L2类似，随着C值的增大，PCC点电压的谐振频率逐渐减小，且谐振频率均在25次以下。但与L2相比，C值的变化更容易引起PCC点发生谐振。

关于电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，考虑站内集电系统电缆参数的情况，在表1给定参数的基础上，单独调整单位长度电缆的阻抗和导纳的值后，PCC点各次谐波电压的放大情况如图13—14所示。

由图13—14可以看出，电缆阻抗值大小的改变对PCC点处的谐振频率几乎没有影响，但是随着电缆阻抗值的增大，PCC点在谐振频率下的电压放大倍数先减小后增大；电缆导纳值大小的改变对PCC点处的谐振频率也没有明显的影响，但是随着电缆导纳值的增大，PCC点在谐振频率下的电压放大倍数逐渐增大，但增大的比较缓慢。

由于在站内集电系统中，各发电单元之间的电缆线路长度短、电压等级低，所以电缆参数的改变对于PCC点各次谐波电压放大倍数的影响并不明显，但如果不考虑电压放大倍数，只从电压幅值的计算结果来看，电缆参数的改变对该点各次谐波电压幅值大小的影响较为明显。由此也可以说明，在对大型光伏电站进行谐波分析时，应当考虑电缆参数对于分析结果的影响。

针对典型大型并网光伏电站拓扑结构，建立了详细考虑站内集电系统结构的大型光伏电站谐波传递网络模型非常必要。通过实验数据，得出以下结论。

(1)是否考虑光伏电站内部集电系统结构，PCC点的谐波电压放大特性存在明显差别。

(2)光伏逆变器的LCL滤波器参数对PCC点谐波电压放大特性有影响，其中L2与C值的改变对于谐波电压放大特性影响较为明显，L1的改变对PCC点的影响不明显，但是不排除其对电站内部节点存在影响。

(3)集电系统内部电缆线路参数对PCC点谐波电压放大特性有影响。由于各发电单元之间的电缆线路长度短、电压等级低，电缆参数的改变对于该点的谐波电压放大特性影响相对较小。

综上所述，本发明所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，通过为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；然后，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据等效阻抗结构以及谐波传递网络涉及的各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；根据各谐波源节点的注入谐波电流和该谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。该方法充分考虑大型光伏电站中集电系统中集电系统的电缆参数对谐波分析结果的影响、LCL滤波器的参数对谐波潮流计算结果的影响以及电缆参数对谐波潮流计算结果的影响，提高了谐波潮流计算的准确性。

上面对本发明所提供的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法进行了详细的说明。对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (10)

1.一种用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于包括如下步骤：

S1，为用于家庭能源的大型光伏电站集电系统中谐波传递网络涉及的各元件建立等效模型；

S2，将大型光伏电站集电系统结构转化为等效阻抗结构，根据所述等效阻抗结构以及所述各元件的等效模型为谐波传递网络构建等效模型，得到谐波传递网络节点导纳矩阵；

S3，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，获得谐波潮流。

2.如权利要求1所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

在步骤S1中，所述元件包括：光伏发电单元中包含的元件、输电线路和电缆、主变压器、高压电网与负荷。

3.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

所述光伏发电单元中包含的元件为光伏逆变器LCL滤波器和双分裂变压器；

其中，所述光伏逆变器LCL滤波器的谐波阻抗用如下公式表示：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_L=jh{X}_L\\ Z_c=-j\frac{X_c}{h}\end{array}\right.$

其中，Z_L为电感的谐波阻抗；X_L为电感的基波电抗；h为谐波次数；Z_c为电容的谐波阻抗；X_c为电容的基波电抗，j为转换系数。

4.如权利要求3所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

所述双分裂变压器的等效阻抗用如下公式表示：

$\left\{\begin{array}{c}{Z}_{t1}=jh{X}_{t1}\\ Z_{t2}=Z_{t3}={\mathrm{jhX}}_{t2}\end{array}\right.$

其中，X_t1为双分裂变压器原边绕组的基波等效电抗；X_t2、X_t3分别为两个副边绕组的基波等效电抗，h为谐波次数。

5.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

所述主变压器谐波阻抗模型为：

Z_T＝h^1.15R_T+hX_T

其中，Z_T为主变等效谐波阻抗，R_T和X_T分别为基波下主变的等效电阻和电抗，h为谐波次数。

6.如权利要求2所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

所述高压电网与负荷在h次谐波下的等值阻抗为：

$Z=\sqrt{h}R+jhX$

其中，Z为系统或负荷的谐波等效阻抗，R和X分别为其基波等效电阻和电抗。

7.如权利要求1所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

在步骤S2中，为谐波传递网络构建等效模型是根据谐波传递网络结构，得到节点导纳矩阵Y；

其中，Y为(6mn+3)阶方阵，令k＝6mn，则有：

式中，Ya＝Yai，表示第i条集电线路中各个节点与k+1号节点之间的互导纳，Yk+i,k+i为网络中k+i号节点的自导纳(i＝1,2)；Yk+i,k+j为网络中k+i号节点与k+j号节点之间的互导纳(i＝1,2，j＝1,2，且i≠j)，Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym为(6n)阶方阵，方阵Y中共有m个Ym矩阵。

8.如权利要求7所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

Ya用如下公式表示：

$Y_a={\left[\begin{array}{ccccc}0& 0& ...& 0& -\frac{1}{Z_{dn}}\end{array}\right]}^T.$

9.如权利要求7所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

Ym为集电线路单条支路的节点导纳矩阵，Ym用如下公式表示：

其中，Y1、Y2为6阶方阵，Y1为集电系统单条支路的第一个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Y2为该条支路其余各个发电单元及与其相连的电缆的节点导纳矩阵，Yc为Y1、Y2组成的矩阵的补充矩阵。

10.如权利要求1所述的用于家庭能源的大型光伏电站集电系统谐波潮流计算方法，其特征在于：

在步骤S3中，根据各谐波源节点的注入谐波电流和所述谐波传递网络节点导纳矩阵得到各节点谐波电压，即获得谐波潮流，采用如下公式：

U(h)＝Y^-1(h)I(h)

其中，U(h)为各节点h次谐波电压列向量；Y(h)为h次谐波传递网络的节点导纳矩阵；I(h)为各节点h次谐波注入电流列向量。