CN112131816B - 谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备 - Google Patents

谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备 Download PDF

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Abstract

本申请实施例提供了一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备，涉及谐波阻抗扫描领域。该方法包括：根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系，特征值由标准差和绝对值的累加值确定；将特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。当谐波源的幅值为特征曲线的最小特征值对应的幅值时，HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度最佳。因此，本申请实施例能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。

Description

谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备
技术领域
本申请涉及谐波阻抗扫描领域，具体而言，涉及一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备。
背景技术
用于确定高压直流(High Voltage Direct Current，HVDC)系统的谐波阻抗特性的方法主要有：解析阻抗模型法和测试信号法(又称小信号测试法，或频率扫描法)。
测试信号法的原理和实施步骤都相对简单，是较为通用的方法，可以应对各类复杂系统的谐波阻抗扫描。测试信号法采用向高压直流系统注入谐波源并测量其响应的方法进行谐波阻抗扫描，选择串联注入谐波电压源或并联注入谐波电流源均可。
但是，现有的测试信号法应用在HVDC系统的谐波阻抗扫描时，在谐波源幅值选择方面，未能择出一个合适的谐波源幅值，导致HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度差。
发明内容
本申请的目的包括，提供了一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备，其能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
本申请的实施例可以这样实现：
第一方面，本申请实施例提供一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法，应用于仿真平台，所述仿真平台预设有高压直流系统的仿真模型，所述仿真模型包括换流器单元，所述方法包括：
根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；
根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系，所述特征值由所述标准差和所述绝对值的累加值确定；
将所述特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
在可选的实施方式中，所述根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值的步骤，包括：
调节步骤：根据所述M个预设幅值中的任一个预设幅值和N个所述预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到N个绝对值；
根据所述M个预设幅值执行所述调节步骤M次，以得到M×N个标准差和M×N个绝对值。
在可选的实施方式中，每个所述标准差分别对应所述谐波源的一个幅值和一个频率，每个所述绝对值分别对应所述谐波源的一个幅值和一个频率，所述根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线的步骤，包括：
将所述M×N个标准差中对应幅值相同的多个标准差累加，以得到M个特征标准差，以及，将所述M×N个绝对值中对应幅值相同的多个绝对值累加，以得到M个特征绝对值；
将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值；
根据所述M个特征值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系。
在可选的实施方式中，所述将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值的步骤之前，所述根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线的步骤，还包括：
将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值进行归一化。
在可选的实施方式中，所述在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差的步骤，包括：
在调节所述仿真模型的谐波源的幅值和频率，且所述仿真模型运行至稳态后，基于测试信号法扫描所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗并持续预设时长，得到所述换流器单元的多个瞬时等值谐波阻抗；
获取所述多个瞬时等值谐波阻抗的标准差；
所述在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值的步骤，包括：
在所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节前，获取所述换流器单元的第一触发角；
在调节所述仿真模型的谐波源的幅值和频率，且所述仿真模型运行至稳态后，获取所述换流器单元的第二触发角；
将所述第一触发角和所述第二触发角的差值的绝对值作为所述换流器单元的触发角偏移的绝对值。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：
根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°，且所述谐波源的幅值为所述最小特征值对应的幅值；
将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
在可选的实施方式中，所述方法还包括：
根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°；
将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
第二方面，本申请实施例提供一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置，应用于仿真平台，所述仿真平台预设有高压直流系统的仿真模型，所述仿真模型包括换流器单元，所述装置包括：
调节模块，用于根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；
确定模块，用于根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系，所述特征值由所述标准差和所述绝对值的累加值确定；
所述确定模块，还用于将所述特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
第三方面，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现前述实施方式中任一项所述方法的步骤。
本申请实施例的有益效果包括：由于换流器单元的触发角偏移量(即绝对值)表征着HVDC系统的运行点偏移情况，换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差表征着HVDC系统的阻抗扫描结果的稳定性。进而根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值所确定的特征曲线，该特征曲线表征着不同幅值的谐波源对HVDC系统的运行点偏移和阻抗扫描结果的稳定性。因此，当谐波源的幅值为特征曲线的最小特征值对应的幅值时，HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度最佳。也即是说，本申请能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为直流换流器的交流、直流等值阻抗示意图；
图2为测试信号法的谐波阻抗公式；
图3为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图；
图4为本申请实施例提供的一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的流程示意图；
图5为图4所示方法实施例中S210的流程示意图；
图6为图4所示方法实施例中S220的流程示意图；
图7为本申请实施例提供的另一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的流程示意图；
图8为本申请实施例提供的在谐波源幅值为0.5％时的特征曲线示意图；
图9为本申请实施例提供的55Hz的谐波阻抗示意图；
图10为本申请实施例提供的250Hz的谐波阻抗示意图；
图11为本申请实施例提供的575Hz的谐波阻抗示意图；
图12为本申请实施例提供的一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置的一种功能模块图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例中的特征可以相互结合。
在实现本申请实施例的技术方案的过程中，本申请发明人发现：
近年，随着直流、风电、光伏变流器等电力电子设备广泛接入电网，交直流互联电网中的谐波不稳定问题日益突出。国内外对直流输电引起谐波不稳定的机理有一个逐步推进的研究过程，并相继提出变压器铁芯饱和型谐波不稳定、互补谐振、混合谐振等概念，为后来的谐波不稳定判据研究提供了较好的参考。到如今，研究的重点是：在研究直流换流器交流侧或直流侧系统的频率-阻抗特性时，如何计及换流器的影响。根据以往研究及实际案例测试结果表明：直流换流器及直流线路对于交流侧系统而言，是一个强非线性系统，既不能用电流源表示，也不能用电压源表示，在计及交、直流系统相互作用后，交流侧或直流侧系统的谐振频率将在本侧系统的基础上有所偏移，不当的滤波器设计和直流系统运行方式有可能引发直流系统谐振，甚至引发交直流谐波不稳定。因此，确定HVDC系统的谐波阻抗特性是研究交直流谐波谐振问题的关键。
目前，用于确定HVDC谐波阻抗特性的方法主要有解析阻抗模型法和测试信号法(又称小信号测试法，或频率扫描法)。解析阻抗模型法一般基于换流器开关函数原理推导而来，该方法过于复杂，不便应用，且一般与实测结果偏差较大。基于时域仿真的测试信号法可以计及直流输电系统控制、交直流交互影响等各种非线性因素的作用，将换流器在交、直流侧分别等效为一二端含源、非线性阻抗网络，物理意义鲜明，较符合换流器特性，因此，测试信号法也一般作为解析阻抗模型的验证或辅助手段。
对于测试信号法，其实施流程如下：
请参照图1，图1为直流换流器的交流、直流等值阻抗示意图。图1中US为交流电压源，ZS为交流系统阻抗，Zf为交流滤波器阻抗，Zac为交流系统阻抗(从换流变网侧看向交流系统的等值阻抗，包含交流滤波器阻抗)。采用测试信号法可仿真扫描出的HVDC系统的相关等值阻抗包括：
1、换流器交流等值阻抗Zconac：从换流变阀侧看入的换流器阻抗值。实际应用中，常把换流变压器与换流器看成一个整体，求取换流站的交流等值阻抗作为换流器交流等值阻抗，如图1所示。
2、换流器直流等值阻抗Zcondc：从平波电抗器阀侧看入的换流器阻抗值。
3、直流系统阻抗Zdc：从平波电抗器阀侧看向直流网络的等值阻抗。
4、直流回路阻抗Zd：直流回路的串联阻抗，即等于Zcondc+Zdc。
测试信号法的原理和实施步骤都相对简单，是较为通用的方法，可以应对各类复杂系统的谐波阻抗扫描。测试信号法采用向系统注入谐波源并测量其响应的方法进行谐波阻抗扫描，选择串联注入谐波电压源或并联注入谐波电流源均可。
以选择串联注入谐波电压源为例，测试信号法的具体实施步骤为：
1、基于电磁暂态仿真平台，搭建如图1所示交直流互联系统。
2、启动直流输电系统运行至稳态时，开始注入谐波电压源：如图1所示，当求取换流器交流等值正序(或负序)阻抗时，注入三相正序(或负序)谐波电压源Uacn；当求取换流器直流侧相关等值阻抗时，注入单相谐波电压源Udcn。谐波电压源频率为待扫描谐波阻抗频率，电压源幅值应尽可能小。
3、等待直流输电系统过渡到稳态时：对于交流(或直流)侧等值阻抗扫描，采集交流侧m点(或直流侧m1点和m2点)电压电流采样值，图中箭头代表了电流的参考方向；然后利用离散傅里叶变换(DFT)和序分量相量算法计算对应谐波源频率下的换流器交流(或直流)等值阻抗，计算公式如图2。
4、重复执行步骤2～3，可得到不同频率下的谐波阻抗值。其中，图2所示的公式中：
Figure BDA0002693919410000081
分别为m点正序(或负序)谐波电压和电流；
Figure BDA0002693919410000082
Figure BDA0002693919410000083
分别为m1点和m2点谐波电压；
Figure BDA0002693919410000084
为m2点流向m1点谐波电流。
测试信号法应用于HVDC系统谐波阻抗扫描时，其实施过程中存在诸多不稳定因素，主要表现在：采用不同的谐波源参数或谐波注入方法，其阻抗扫描结果可能存在较大差别，对分析实际问题造成干扰；对于谐波源幅值选择，一般限定在额定值的0.1％～1％以内，现有研究并未给出较为确定的一致性意见或谐波源幅值选择方法；由于采用注入小信号谐波源，谐波阻抗扫描过程可能受到注入谐波源引起的系统运行点变化或电磁暂态数值仿真误差的影响较大，即抗干扰能力较差。
因此，针对某一直流输电系统，需选择出合适的谐波源参数和改进扫描方法，从而提高谐波阻抗扫描结果的可靠性和准确度。
为了解决背景技术以及发明人的发现中提出的不足，本申请实施例提供一种电子设备110。请参照图3，为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。该电子设备110可以包括第一存储器111、第一处理器112、总线和通信接口，该第一存储器111、第一处理器112和通信接口相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条总线或信号线实现电性连接。第一处理器112可以处理与谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法有关的信息和/或数据，以执行本申请中描述的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的一个或多个功能。例如，第一处理器112可以：根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系，特征值由标准差和绝对值的累加值确定；将特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值，进而实现本申请提供的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法。
其中，第一存储器111可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。
第一处理器112可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该第一处理器112可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
可以理解，图3所示的结构仅为示意，该电子设备110还可包括比图3中所示更多或者更少的组件，或者具有与图3所示不同的配置。图3中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。例如，上述的电子设备110可以是计算机、服务器、平板电脑等，因此，本申请对于电子设备110的具体类型不作限定。
在图1示出的电子设备110的基础上，本申请实施例还提供一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法，应用于电子设备110，请参见图4，图4为本申请实施例提供的一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的流程示意图，该谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法可以包括以下步骤：
S210，根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值。
在本申请实施例中，可以将0.1％～1.1％的范围内的多个标幺幅值预设为上述的M个预设幅值(例如，当各个预设幅值之间的间隔取0.2％时，M个预设幅值包括：0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1.1％)，将5Hz～800Hz范围内的多个频率预设为上述的N个预设频率(例如，当各个预设频率之间的间隔取5Hz时，N个预设频率包括：5Hz、10Hz、15Hz、...、800Hz)。
其中，“根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节”的过程中，每次调节的均是谐波源的幅值参数和频率参数。
例如，当M个预设幅值包括：0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1.1％，N个预设频率包括：5Hz、10Hz、15Hz、...、800Hz时，则“对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节”的过程可以是：将谐波源的幅值和频率分别调节为：(幅值为0.1％，频率为5Hz)、(0.1％，10Hz)、(0.1％，15Hz)、…、(0.3％，5Hz)、(0.3％，10Hz)、(0.3％，15Hz)、…、(1.1％，790Hz)、(1.1％，795Hz)、(1.1％，800Hz)。
可以理解的是，每次对谐波源的幅值和频率进行调节后，均可以获取到换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以及获取到换流器单元的触发角偏移的绝对值。例如，在将谐波源的幅值和频率分别调节为0.1％和5Hz后，可以分别对换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差、换流器单元的触发角偏移的绝对值进行获取，得到谐波源的幅值为0.1％和频率为5Hz时的一个标准差和一个绝对值。
也即是说，M×N个标准差中，每个标准差均对应一个标准差和一个绝对值(参照表1，假设标准差的取值为K1至Kn)，M×N个绝对值中，每个绝对值均对应一个标准差和一个绝对值(参照表2，假设绝对值的取值为L1至Ln)。
表1.谐波源不同幅值和不同频率对应的标准差
Figure BDA0002693919410000111
表2.谐波源不同幅值和不同频率对应的绝对值
Figure BDA0002693919410000112
需要说明的是，本申请实施例对于M个预设幅值的取值范围以及各个预设幅值之间的取值间隔不作限定，对于N个预设频率的取值范围以及各个预设频率之间的取值间隔也不作限定。在实际应用中，可以根据实际需求对上述的M个预设幅值和N个预设频率进行设定。
还需要说明的是，上述的“对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节”，既可以是对仿真模型的谐波电压源进行调节，也可以是对仿真模型的谐波电流源进行调节，本申请实施例对此不作限定。
另外，本申请实施例中的仿真平台可以是电磁暂态仿真平台(PSCAD/EMTDC)，也可以是RTDS实时仿真平台，本申请实施例对此不作限定。上述的M和N可以为大于0的整数。
S220，根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系，特征值由标准差和绝对值的累加值确定。
由于换流器单元的触发角偏移量的绝对值表征着HVDC系统的运行点偏移情况，换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差表征着HVDC系统的阻抗扫描结果的稳定性。
继续基于S210给出的表1和表2所提供的标准差和绝对值为例，为了确定出不同幅值的谐波源对HVDC系统的运行点偏移和阻抗扫描结果的稳定性，可以先累加每个幅值下的不同频率的标准差和绝对值(参照表3和表4)，得到不同幅值对应的标准差和不同幅值对应的绝对值。
表3.谐波源不同幅值和不同频率对应的标准差以及累加和
Figure BDA0002693919410000121
Figure BDA0002693919410000131
表4.谐波源不同幅值和不同频率对应的绝对值以及累加和
Figure BDA0002693919410000132
进而，将同一幅值对应的标准差和绝对值进行累加，即可得到不同幅值与特征值的对应关系(参照表5)。
表5.谐波源不同幅值对应的特征值
Figure BDA0002693919410000133
根据表5中的不同幅值与特征值的对应关系，即可得出特征曲线。可以理解，该特征曲线表征着M个预设幅值与特征值的映射关系。其中，在一些可能实施例中，可以根据预设的曲线拟合方法和上述的不同幅值与特征值的对应关系，拟合出特征曲线。
在一些可能实施例中，电子设备110还可以先累加每个幅值下的不同频率的标准差和绝对值(参照表3和表4)，得到不同幅值对应的标准差和不同幅值对应的绝对值后，根据预设的曲线拟合方法对不同幅值对应的标准差进行拟合得到随幅值变化的标准差曲线，以及预设的曲线拟合方法对不同幅值对应的绝对值进行拟合得到随幅值变化的绝对值曲线。然后，将上述的标准差曲线和绝对值曲线累加，进而得到特征曲线。因此，本申请实施例对于如何“根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线”的具体实施方式不作限定。
还需要补充的是，本申请实施例所确定出的特征曲线不仅能表征M个预设幅值与特征值的映射关系，由于该特征曲线可以通过曲线拟合的方法得到，因此，该特征曲线还可以表征更多的幅值与特征值的映射关系。
S230，将特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
应理解，由于换流器单元的触发角偏移量(即绝对值)表征着HVDC系统的运行点偏移情况，换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差表征着HVDC系统的阻抗扫描结果的稳定性。进而根据M×N个标准差和M×N个绝对值所确定的特征曲线，该特征曲线表征着不同幅值的谐波源对HVDC系统的运行点偏移和阻抗扫描结果的稳定性。因此，当谐波源的幅值为特征曲线的最小特征值对应的幅值时，HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度最佳。也即是说，本申请能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
在一些可能的实施例中，在图4所示的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的基础上，本申请实施还提供了上述S210的一种可行方式，请参照图5，S210可以包括：
S210A，调节步骤：根据M个预设幅值中的任一个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行N次调节；在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到N个标准差；以及在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到N个绝对值。
例如，继续以表1为例，假设M个预设幅值中的任一个预设幅值为0.1％，则“对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行N次调节”的过程可以是：将谐波源的幅值和频率分别调节为：(幅值为0.1％，频率为5Hz)、(0.1％，10Hz)、(0.1％，15Hz)、…、(0.1％，800Hz)。
其中，“在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差”的步骤的一种可行的实施方式包括：
在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，基于测试信号法扫描换流器单元的瞬时等值谐波阻抗并持续预设时长，得到换流器单元的多个瞬时等值谐波阻抗；
获取多个瞬时等值谐波阻抗的标准差。
其中，“在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值”的步骤的一种可行的实施方式包括：
在仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节前，获取换流器单元的第一触发角；在未对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节时，电子设备110可以获取此时换流器单元的触发角作为第一触发角；
在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，获取换流器单元的第二触发角；在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，电子设备110可以获取此时换流器单元的触发角作为第二触发角；
将第一触发角和第二触发角的差值的绝对值作为换流器单元的触发角偏移的绝对值。
S210B，根据M个预设幅值执行调节步骤M次，以得到M×N个标准差和M×N个绝对值。
可以理解，根据M个预设幅值执行调节步骤M次，相当于对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行了M×N次调节，能够得到M×N个标准差和M×N个绝对值。
在一些可能的实施例中，在图4所示的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的基础上，本申请实施还提供了上述S220的一种可行方式，请参照图6，S220可以包括：
S220A，将M×N个标准差中对应幅值相同的多个标准差累加，以得到M个特征标准差，以及，将M×N个绝对值中对应幅值相同的多个绝对值累加，以得到M个特征绝对值。
继续以表3为例，将0.1％对应的多个频率不同的标准差累加，得到的累加和A1＝K1+K2+…+K160即为一个特征标准差，进而重复该过程，对每个幅值相同的多个频率不同的标准差进行累加，可得到M个特征标准差。
可以理解，将M×N个绝对值中对应幅值相同的多个绝对值累加，以得到M个特征绝对值的实施过程可以参照上述实施过程，在此不再赘述。
S220B，将M个特征标准差和M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值。
S220B的实施过程可以参照上述S220中表5及相关过程举例，在此不再赘述。其中，需要说明的是，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加的形式可以是加权累加，也可以是直接累加(如下表6)。
表6.谐波源不同幅值对应的特征值
Figure BDA0002693919410000161
其中，a、b为预设的权重值。
可以理解，在S220B之前，考虑到标准差和绝对值之间的关系不清晰，为了明确标准差和绝对值之间的关系，S220还可以包括：将M个特征标准差和M个特征绝对值进行归一化。例如，将M个特征标准差归一化到[0，1]范围内，以及将M个特征绝对值归一化到[0，1]范围内。
S220C，根据M个特征值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系。
例如，可以根据预设的曲线拟合方法和上述的不同幅值与特征值的对应关系，拟合出特征曲线。
进一步的，由于在谐波源幅值一定的情况下，谐波源初相位就成为影响关键因素。从HVDC系统原理上来说，谐波源通过影响换流器交流侧线电压瞬时值，从而影响换流阀导通或关断时刻，使HVDC系统运行点发生偏移，谐波源初相位的变化可能使换流阀超前或延迟导通，从而对谐波阻抗扫描结果造成正误差或负误差。从测试信号法原理来说，当存在谐波干扰时，相较于近似认为系统运行点保持不变，近似认为系统在运行点附近线性变化实则更加保守和可靠，当初相位作为谐波源参数的唯一变量时，这种变化规律有着与谐波源频率相对应的周期性。
因此，为了进一步提高阻抗扫描结果的可靠性和准确度，在图4所示的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的基础上，请参照图7，本申请实施提供的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法还可以包括：
S240，根据相位互补的两个谐波源分别对仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；相位互补的两个谐波源的相位差为180°，且谐波源的幅值为最小特征值对应的幅值。
S250，将第一扫描结果和第二扫描结果的平均值作为仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
例如，实际实施测试信号法时，为了减小谐波源初相位对谐波阻抗扫描的影响，可分别注入初相相差180°(例如0°和180°)的谐波源，利用测试信号法进行谐波阻抗扫描，然后取两种阻抗扫描结果的平均值作为阻抗测量结果。
进而还可以理解，在一些可能的实施例中，本申请实施提供的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法还可以包括：根据相位互补的两个谐波源分别对仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；相位互补的两个谐波源的相位差为180°；将第一扫描结果和第二扫描结果的平均值作为仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
应理解，采用分别注入两种“互补”状态下的谐波干扰进行谐波阻抗扫描，从而使两种状态下的阻抗扫描结果呈现为互补状态，然后取两种阻抗扫描结果的平均值作为阻抗测量结果，从而能够提高阻抗扫描结果的可靠性和准确度。
基于上述方法实施例，可以理解，本申请实施提供的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的有益效果包括：提出的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法，利用所确定出的谐波源幅值进行谐波阻抗扫描，可以达到兼顾HVDC系统运行点偏移小和阻抗测量抗干扰能力强的目的；可减小谐波源初相位对谐波阻抗扫描的影响，大大提高谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
在本申请实施例所提供的上述谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法实施例的基础上，为了证明本申请实施例所提供方法所具备上述的各项有益效果，本申请实施还提供了如下仿真结果。
基于EMTDC/PSCAD电磁暂态仿真平台，以国际大电网会议(CIGRE)发布的单极两端直流输电系统—CIGRE First Benchmark模型作为仿真模型，分别注入初相位相同，标幺幅值为0.1％、0.3％、0.5％、0.7％、0.9％、1.1％的各频率谐波电压源(5～800Hz，频率间隔5Hz)，利用测试信号法持续扫描系统运行至稳态后数秒时间内的换流器瞬时等值谐波阻抗，计算这段时间内瞬时阻抗的标准差SZ和换流器触发角偏移Δα，并将同一注入谐波幅值、不同注入谐波频率下的各|Δα|值和SZ值累加，得到综合换流器触发角偏移∑|Δα|和综合换流器瞬时等值阻抗标准差∑SZ。将∑|Δα|和∑SZ随谐波源幅值的变化曲线直接累加，作为特征曲线。如图8所示：在谐波源幅值为0.5％时，∑|Δα|+∑SZ随谐波幅值的变化曲线出现拐点并达到最小值。其中，上述过程可以参照前述方法实施例，在此不再赘述。
因此，针对当前HVDC系统谐波阻抗扫描，谐波源幅值取0.5％左右较为合理，本申请实施例所提出的谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法较为有效，在应用于测试信号法时可以达到兼顾系统运行点偏移小和阻抗测量抗干扰能力强的目的。
进一步的，采用所选择出的谐波源幅值参数(0.5％)，分别注入初相位为0°、180°的各频率谐波电压源(5～800Hz)，利用测试信号法持续扫描运行至稳态后5s时间内的换流器瞬时等值阻抗。55Hz、250Hz、575Hz处的谐波阻抗分别如图9、10、11所示，其他频率点的阻抗扫描结果呈现出的特点类似，可以看出：分别采用注入谐波初相相差180°的谐波源进行谐波阻抗扫描时，两种情况下的瞬时阻抗扫描结果呈现为一定的互补状态，采用两种阻抗扫描结果的平均值作为谐波阻抗测量结果，可以大大提高谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
为了执行上述实施例及各个可能的方式中的相应步骤，下面给出另一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置的实现方式，请参阅图12，图12示出了本申请实施例提供的一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置的一种功能模块图。需要说明的是，本实施例所提供的一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置300，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。该谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置300包括：调节模块310、确定模块320。
可选地，上述模块可以软件或固件(Firmware)的形式存储于存储器中或固化于本申请提供的电子设备110的操作系统(Operating System，OS)中，并可由电子设备110中的处理器执行。同时，执行上述模块所需的数据、程序的代码等可以存储在存储器中。
调节模块310，用于根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；
确定模块320，用于根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系，特征值由标准差和绝对值的累加值确定；
确定模块320，还用于将特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
可以理解的是，调节模块310可以用于支持电子设备110执行上述S210等，和/或用于本文所描述的技术的其他过程；确定模块320可以用于支持电子设备110执行上述S220、S230等，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。
在一些可能的实施例中，调节模块310，用于执行调节步骤：根据所述M个预设幅值中的任一个预设幅值和N个所述预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到N个绝对值；
调节模块310，还用于执行根据所述M个预设幅值执行所述调节步骤M次，以得到M×N个标准差和M×N个绝对值。
其中，“调节模块310，用于在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差”的步骤的一种可行的实施方式包括：调节模块310，用于在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，基于测试信号法扫描换流器单元的瞬时等值谐波阻抗并持续预设时长，得到换流器单元的多个瞬时等值谐波阻抗；调节模块310，还用于获取多个瞬时等值谐波阻抗的标准差。
其中，“调节模块310，用于在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值”的步骤的一种可行的实施方式包括：调节模块310，用于在仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节前，获取换流器单元的第一触发角；在未对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节时，电子设备110可以获取此时换流器单元的触发角作为第一触发角；调节模块310，还用于在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，获取换流器单元的第二触发角；在调节仿真模型的谐波源的幅值和频率，且仿真模型运行至稳态后，电子设备110可以获取此时换流器单元的触发角作为第二触发角；调节模块310，还用于将第一触发角和第二触发角的差值的绝对值作为换流器单元的触发角偏移的绝对值。
可以理解的是，调节模块310可以用于支持电子设备110执行上述S210A、S210B等，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。
在一些可能的实施例中，确定模块320，用于将所述M×N个标准差中对应幅值相同的多个标准差累加，以得到M个特征标准差，以及，将所述M×N个绝对值中对应幅值相同的多个绝对值累加，以得到M个特征绝对值；确定模块320，还用于将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值；确定模块320，还用于根据所述M个特征值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系。
其中，确定模块320，还用于将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值进行归一化。
可以理解的是，确定模块320可以用于支持电子设备110执行上述S220A、S220B、S220C等，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。
在一些可能的实施例中，确定模块320，还用于根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°，且所述谐波源的幅值为所述最小特征值对应的幅值；确定模块320，还用于将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
在一些可能的实施例中，确定模块320，还用于根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°；确定模块320，还用于将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
可以理解的是，确定模块320可以用于支持电子设备110执行上述S240、S250等，和/或用于本文所描述的技术的其他过程。
基于上述方法实施例，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行上述谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法的步骤。
具体地，该存储介质可以为通用的存储介质，如移动磁盘、硬盘等，该存储介质上的计算机程序被运行时，能够执行上述谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法，从而解决“现有的测试信号法应用在HVDC系统的谐波阻抗扫描时，在谐波源幅值选择方面，未能择出一个合适的谐波源幅值，导致HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度差”的问题，实现能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度的目的。
综上，本申请实施例提供了一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法、装置、介质和设备。该方法应用于仿真平台，仿真平台预设有高压直流系统的仿真模型，仿真模型包括换流器单元，该方法包括：根据M个预设幅值和N个预设频率，对仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；根据M×N个标准差和M×N个绝对值确定特征曲线；特征曲线表征M个预设幅值与特征值的映射关系，特征值由标准差和绝对值的累加值确定；将特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
应理解，对于本申请实施例，由于换流器单元的触发角偏移量(即绝对值)表征着HVDC系统的运行点偏移情况，换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差表征着HVDC系统的阻抗扫描结果的稳定性。进而根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值所确定的特征曲线，该特征曲线综合表征着不同幅值的谐波源对HVDC系统的运行点偏移和阻抗扫描结果的稳定性。因此，当谐波源的幅值为特征曲线的最小特征值对应的幅值时，HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度最佳。也即是说，本申请实施例能够确定出合适的谐波源幅值，提高HVDC系统谐波阻抗扫描的可靠性和准确度。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定方法，其特征在于，应用于仿真平台，所述仿真平台预设有高压直流系统的仿真模型，所述仿真模型包括换流器单元，所述方法包括：
根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；
根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系，所述特征值由所述标准差和所述绝对值的累加值确定；
将所述特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值的步骤，包括：
调节步骤：根据所述M个预设幅值中的任一个预设幅值和N个所述预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到N个绝对值；
根据所述M个预设幅值执行所述调节步骤M次，以得到M×N个标准差和M×N个绝对值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个所述标准差分别对应所述谐波源的一个幅值和一个频率，每个所述绝对值分别对应所述谐波源的一个幅值和一个频率，所述根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线的步骤，包括：
将所述M×N个标准差中对应幅值相同的多个标准差累加，以得到M个特征标准差，以及，将所述M×N个绝对值中对应幅值相同的多个绝对值累加，以得到M个特征绝对值；
将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值；
根据所述M个特征值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值中，对应幅值相同的特征标准差和特征绝对值累加，以得到M个特征值的步骤之前，所述根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线的步骤，还包括：
将所述M个特征标准差和所述M个特征绝对值进行归一化。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差的步骤，包括：
在调节所述仿真模型的谐波源的幅值和频率，且所述仿真模型运行至稳态后，基于测试信号法扫描所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗并持续预设时长，得到所述换流器单元的多个瞬时等值谐波阻抗；
获取所述多个瞬时等值谐波阻抗的标准差；
所述在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值的步骤，包括：
在所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行调节前，获取所述换流器单元的第一触发角；
在调节所述仿真模型的谐波源的幅值和频率，且所述仿真模型运行至稳态后，获取所述换流器单元的第二触发角；
将所述第一触发角和所述第二触发角的差值的绝对值作为所述换流器单元的触发角偏移的绝对值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°，且所述谐波源的幅值为所述最小特征值对应的幅值；
将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据相位互补的两个谐波源分别对所述仿真模型进行谐波阻抗扫描，以得到第一扫描结果和第二扫描结果；所述相位互补的两个谐波源的相位差为180°；
将所述第一扫描结果和所述第二扫描结果的平均值作为所述仿真模型的谐波阻抗扫描结果。
8.一种谐波阻抗扫描的谐波源幅值确定装置，其特征在于，应用于仿真平台，所述仿真平台预设有高压直流系统的仿真模型，所述仿真模型包括换流器单元，所述装置包括：
调节模块，用于根据M个预设幅值和N个预设频率，对所述仿真模型的谐波源的幅值和频率进行M×N次调节；在每次调节过程中获取所述换流器单元的瞬时等值谐波阻抗的标准差，以得到M×N个标准差；以及在每次调节过程中获取所述换流器单元的触发角偏移的绝对值，以得到M×N个绝对值；
确定模块，用于根据所述M×N个标准差和所述M×N个绝对值确定特征曲线；所述特征曲线表征所述M个预设幅值与特征值的映射关系，所述特征值由所述标准差和所述绝对值的累加值确定；
所述确定模块，还用于将所述特征曲线的最小特征值对应的幅值作为谐波阻抗扫描的谐波源幅值。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
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