CN114301055A - 基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法与系统，包括：获得各个次/超同步振荡源向电力系统注入的振荡电流数据；通过prony分析对振荡电流数据进行解耦处理，获得电力系统中主要稳定的次/超同步振荡参数；根据振荡频率分量与电力系统的网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵；量测等效得到的间谐波振荡源数据和给定的间谐波振荡源数据；将接地电压和电网系统内部电流设置为零，设置边界节点电流或电压；利用间谐波潮流计算公式进行计算，获得次/超同步振荡的间谐波在电网系统中传播路径与分布数据。通过发明可快速评估可能引发的传统汽轮发电机组谐振风险，提高电网系统应对次/超同步振荡的能力。

Description

基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法与系统

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，尤其是新能源发电并网接入系统中的电力系统次/超同步振荡的间谐波潮流估计技术领域，具体而言涉及一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法与系统。

背景技术

近些年来，随着大量新能源机组通过电力电子变流器接入电网，电力系统逐渐呈现电力电子化，电网系统呈现出高比例的新能源和高比例电力电子装置的双高特性。

在众多电力电子设备接入电网的情境下，电网的拓扑结构愈发复杂化，出现了许多新型的次/超同步振荡问题，使系统的稳定运行面临巨大的挑战。例如2015年以来，在新疆哈密地区频繁出现风电机群参与的次同步振荡，频率在20～40Hz内变化，次同步振荡功率穿越35/110/220/500/750kV多级电网，甚至激发网中汽轮机组轴系扭振，造成300km外的某电厂机组全跳和特高压直流功率骤降的事故。

为了消除个防治次/超同步振荡问题，对次/超同步振荡问题产生的条件和环境数据进行分析，分析次/超同步振荡的传播路径与分布是必要的，需要进行间谐波潮流分析，对于大电网次/超同步振荡的预防控制至关重要。潮流是指电力系统中电压(各节点)、功率(有功、无功)(各支路)的稳态分布，潮流分析与计算过程是据给定的运行参数确定系统的运行状态，如计算网络中各节点的电压(幅值和相角)和各支路中的功率分布及损耗，通过在发电机母线上功率被注入网络，在变(配)电站上接入负荷；其间，功率在网络中流动。

对于正在运行的电力系统，通过潮流分析可以判断电网母线电压、支路电流和功率是否越限，如果有越限，就应采取措施，调整运行方式。对于正在规划的电力系统，通过潮流计算，可以为选择电网供电方案和电气设备提供依据。同时，通过潮流分析计算还可以为继电保护和自动装置整定计算、电力系统故障计算和稳定计算等提供原始数据。

现有技术中，对电力系统的潮流分析主要是针对基波的潮流计算以及非线性元件导致的谐波潮流计算，无法实现关于电网出现的次/超同步振荡现象的间谐波潮流分析。

现有技术文献：

专利文献1：CN109494747一种基于交替梯度算法的电网概率潮流计算方法

专利文献2：CN113452028低压配电网概率潮流计算方法、系统、终端和存储介质

发明内容

本发明旨在针对现有技术存在的缺陷或者不足，提出一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，基于量测量获取各个节点的间谐波电流数据，通过prony辨识对量测量进行解耦，获取谐波潮流计算所需的主要次/超同步振荡频率与幅值，作为间谐波潮流计算的主要数据进行间谐波潮流分析计算，根据获得的间谐波电流/电压分布，可评估次/超同步振荡对大电网中汽轮发电机组的潜在影响。

为实现上述目的，本发明的第一方面提出一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，包括：

步骤1、基于安装在电网系统的网络结构各处的测量设备，获得各个次/超同步振荡源向电力系统注入的振荡电流数据；

步骤2、通过prony分析，对振荡电流数据进行解耦处理，获得电力系统中主要稳定的次/超同步振荡电流频率与幅值；

步骤3、根据振荡频率分量与电力系统的网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵；

步骤4、判断网络结构参数是否完整已知，如果不完整则进入步骤5，若完整则跳转进入步骤6；

步骤5、对电网系统依据网络结构参数是否已知进行划分，量测已知区域与未知网络参数区域之间联络线电流或电压数据，通过prony分析后，将节点等效为间谐波振荡源；

步骤6、量测等效得到的间谐波振荡源数据和给定的间谐波振荡源数据；

步骤7、将接地电压和电网系统内部电流设置为零，设置边界节点电流或电压；

步骤8、利用间谐波潮流计算公式进行计算，获得次/超同步振荡的间谐波在电网系统中传播路径与分布数据。

其中，在所述步骤3中，根据振荡频率分量与电力系统的网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵，具体包括：

对于一个有n个节点的电力系统，其系统节点导纳矩阵如下所示：

式中，Y_ij为节点i与节点j之间的互导纳，Y_ii为节点i的自导纳；

将电力系统中任意一段线路的元件模型等效为2类，分别为：第一等效模型；第二等效模型；并分别建立自导纳与互导纳公式；

在上述第一等效模型、第二等效模型的基础上，对受频率影响的电力系统元件进行基于频率的校正，具体校正过程包括：

1)对于一条π型等值电路，校正公式如下：

式中，z_l为线路阻抗；y_l为线路对地导纳；r、x、g和b分别为基频下线路电阻、电抗、电导和电纳；f和f_n分别为间谐波频率和基频频率；

即对于π型等值电路，适用上述第一等效模型，z_ij＝z_l、y_i＝y_j＝y_l/2；

2)对于并联RLC恒阻抗负荷，校正公式如下：

式中：R、X_c和X_l是并联RLC恒阻抗负荷的等效电阻、电容和电感；V_n是负荷额定电压；P_n、Q_c和Q_l是负荷有功功率、容性无功功率和感性有功功率；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用第二等效模型，y_i＝R//X_c//X_l；

3)对于恒功率负荷，保持视在功率S恒定不变为最强等量约束，其建模满足以下公式：

式中：I_f、

和

分别是频率分量为f、2f_n-f和2f_n+f的间谐波电流；U_f、

分别为间谐波频率的电压与基波频率的电压；P_n、Q_n分别为系统设定的恒定有功、恒定无功；θ是系统设定最初相角；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用上述第二等效模型，y_i＝I_f/U_f；

4)对于双绕组变压器而言，其计算公式如下式：

式中：k为变压器高低侧变比比值，

为变压器高、低压侧电压，

为变压器高、低压侧电流，Z_b为变压器等效阻抗；

即对于双绕组变压器，适用第一等效模型，z_ij＝z_b、y_i＝y_j＝0；

5)对于同步发电机产生的间谐波电流远小于基频频率的电流，在潮流计算过程中将同步发电机视为负荷处理：

Z＝R+jX

式中：Z为同步发电机间谐波频率下等效阻抗，R和X为同步发电机间谐波频率下等效电阻与等效电抗；

即对于同步发电机，适用第二等效模型，

其中，利用间谐波潮流计算公式进行计算，获得次/超同步振荡的间谐波在电网系统中传播路径与分布数据，包括：

间谐波潮流计算选择使用电流平衡方程，其具体公式如下：

I_n＝Y_nV_n

式中：I_n为节点流入或流出的某一频率间谐波电流；Y_n为对应频率下的系统节点导纳矩阵；V_n为节点在对应频率的间谐波电压；

对于一个完整可知的系统，已知间谐波振荡源的流入电流，所有边界节点的间谐波电压为零，所有接地节点的间谐波电流为零，上述电流平衡方程转换成以下形式：

式中，I_B、I_I和I_G分别是系统边界节点、内部节点与接地节点的电流，U_B、U_I和U_G分别是系统内部节点与边界节点的电压，Y_BB、Y_II、Y_GG、Y_BI、Y_IB、Y_GI和Y_IG分别是系统边界、内部、外部的自导纳，以及边界与内部、内部与边界、接地与内部、内部与接地之间的互导纳。

其中，接地节点电压U_G和内部节点电流I_I等于零，设定边界电流I_B已知，可由以下公式计算出边界电压U_B：

即在可知系统中，仅通过对间谐波振荡源与可知系统连接线路的电流量测，计算得到间谐波振荡源在整个可知系统的传播与分布。

本发明以上方案提出的种基于量测量与prony辨识的电力系统间谐波潮流计算方法，通过测量设备获得各个次/超同步振荡源向电力网络注入的次/超同步电流数据，利用prony方法对电流数据进行解耦处理，构建间谐波潮流计算的节点导纳矩阵，进行间谐波潮流计算，进而根据次/超同步振荡在大电网中的传播与分布，可快速评估可能引发的传统汽轮发电机组谐振风险。

本发明目的的第二方面提供一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取的计算机系统，包括：

一个或多个处理器；

存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行前述获取方法的过程。

由以上本发明的技术方案，与现有技术相比，本发明的显著优点在于：

1、本发明实现了对于目前电力系统潮流计算中仅存在的针对工频的基波潮流计算和针对工频及其整数倍频的谐波潮流计算的补充，弥补了目前对于间谐波潮流计算的空白，可实现对未来电网双高的特性下多发的次/超同步振荡的解决，用于引发网中汽轮发电机组谐振风险评估，提高电网的预警和应对能力；

2、现有次/超同步振荡模型仿真的结构复杂、仿真耗时久，本发明提出的离线获取方法，利用间谐波潮流计算能够在只获取测量数据的条件下获得间谐波潮流在电网中分布，缩减分析和处理的时长。同时，未来电网系统中基于宽频量测技术，可以更好地能满足电网对次/超同步振荡实时传播控制的需求；

3、本发明提出的离线获取方法中，所建立的模型的电流平衡方程的间谐波潮流计算本质上是线性的，所以不存在收敛与精确性的问题，而不收敛往往是网络或状态参数设置不合理导致的，并且由于间谐波潮流计算方法是线性的，其不需要迭代循环计算，只需要单次计算便可得到整个系统的间谐波分布，获取和计算效率高，计算量小，而且耗时短，间谐波潮流分析速度得到了保证。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的发明主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的发明主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本发明教导的前述和其他方面、实施例和特征。本发明的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本发明教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本发明的各个方面的实施例，其中：

图1是说明根据本发明某些实施方式的一种基于量测量与prony辨识的电力系统间谐波潮流计算方法的流程示意图。

图2是说明根据本发明某些实施方式的一种基于量测量与prony辨识的电力系统间谐波潮流计算方法的电流起振与等幅振荡波形图。

图3(a)-3(d)是说明根据本发明某些实施方式的电力系统元件间谐波频率下四类不同的等效电路图，分别对应于π型等效电路、并联RLC恒阻抗负荷、变压器等效电路以及同步发电机等效电路。

图4是说明根据本发明某些实施方式的第一等效模型的示意图。

图5是说明根据本发明某些实施方式的第二等效模型的示意图。

图6是说明根据本发明某些实施方式的节点分类展示图。

图7是说明根据本发明某些实施方式的案例十机三十九节点网络等效阻抗图。

图8是说明根据本发明某些实施方式的间谐波潮流计算结果与时域仿真结果电压对比图。

图9是说明根据本发明某些实施方式的间谐波潮流计算结果与时域仿真结果电流对比图。

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本发明的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本发明的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本发明所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本发明公开的一些方面可以单独使用，或者与本发明公开的其他方面的任何适当组合来使用。

根据本发明的实施例，一种基于量测量与prony辨识的电力系统间谐波潮流计算方法，包括：

步骤1、基于安装在网络各处的测量设备，获得各个次/超同步振荡源向电力网络注入的振荡电流数据；

步骤2、通过prony分析程序，对振荡电流数据进行解耦处理，获得系统中主要稳定的次/超同步振荡电流频率与幅值；

步骤3、根据振荡频率分量与电力网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵；

步骤4、判断网络结构参数是否完整已知，不完整进入步骤5，若完整则跳入步骤6；

步骤5、对系统依据网络结构是否已知进行划分，量测已知区域与未知区域之间联络线电流或电压数据，prony分析后，将节点等效为间谐波振荡源；

步骤6、测等效得到的间谐波振荡源数据和给定的间谐波振荡源数据；

步骤7、将接地电压和系统内部电流设置为零，设置边界节点电流或电压；

步骤8、利用间谐波潮流计算公式进行计算，得到间谐波在大电网中传播与分布，研究次/超同步振荡在大电网中的传播与分布，快速评估可能引发的传统汽轮发电机组谐振风险。

下面结合图1所示的流程图以及本发明的一些优选或者可选的例子，更加具体地描述本发明的某些实例的实施和/或效果。

【测量获取次/超同步振荡源注入电网电流】

结合附图1，在前述步骤1中，测量获取次/超同步振荡源向潮流计算的网络中流入/流出电网电流数据。这里的测量节点应当涉及潮流计算的所有边界节点，旨在测量潮流计算网络与外部网络的电流的流通交互。对于潮流计算网络内部节点的电流，根据基尔霍夫电流定律可知流入/流出电流为零。

振荡电流数据可以是电网实际量测数据或者仿真获得的振荡电流时序数据i_k(t)。

i_k(t)为第k个边界节点测得的电流在t时刻的值，k＝1,2...n。

在本发明的实施例中，振荡电流数据为电网实际量测获得的振荡电流数据，或者通过仿真获得的振荡电流数据(即数组)，具体表示为：

i(t)＝[i₁(t),i₂(t),...i_n(t)]^T

其中，i_n(t)为第k个边界节点测得的电流在t时刻的值，n为构建电力系统的网络结构的边界节点总数。

【利用prony对数据进行处理】

结合附图1和附图2，在前述步骤2中，利用前面步骤1中获得的振荡电流时序数据，分节点对其进行prony分析，对振荡电流数据进行解耦处理，获得系统中主要稳定的次/超同步振荡电流频率与幅值。

其中，将不同频率的振荡分量解耦开来，筛除迅速衰减和仍处于起振或发散的的振荡分量，本发明仅适用于稳态计算。

在prony分析中选择合适的时间窗，记录次/超同步振荡电流稳定振荡情况下的参数，即次/超同步振荡电流频率、幅值和相位。

得到某一振荡频率下prony处理后的各个节点的电流数据如下：

I_s＝[I_1s α_I1s I_2s α_I2s ... I_ns α_Ins]^T

其中，

为在第i个节点处的电流相量值，I_is为在第i个节点处电流幅值，α_Iis在第i个节点处的电流相位，i＝1,2...n。

I为对电流数据幅值与相位分开，组成一个2n*1的列向量。

【构建节点导纳矩阵】

结合附图1和附图3(a)-3(d)，在前述步骤3中，根据振荡频率分量与电力网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵，也即利用前面步骤2中获得稳定振荡的次/超同步振荡电流分量与系统已知的网络结构参数构建某一振荡频率下的节点导纳矩阵。

对于一个有n个节点的电力系统，其系统节点导纳矩阵如下所示：

式中，Y_ij为节点i与节点j之间的互导纳，Y_ii为节点i的自导纳；

其中，i，j＝1、2、3...n，i≠j。

将电力系统中任意一段线路的元件模型等效为2类，分别为：第一等效模型；第二等效模型；并分别建立自导纳与互导纳公式。

结合图4所示的第一等效模型的示意图。第一等效模型的自导纳与互导纳构建如下：

结合图5所示的第二等效模型的示意图，第二等效模型的自导纳与互导纳构建如下：

结合图示，y_i为节点i由对地阻抗(一般为对地电容)计算得到的导纳。

在上述第一等效模型、第二等效模型的基础上，对受频率影响的电力系统元件进行基于频率的校正，具体校正过程包括：

1)对于一条π型等值电路，校正公式如下：

式中，z_l为线路阻抗；y_l为线路对地导纳；r、x、g和b分别为基频下线路电阻、电抗、电导和电纳；f和f_n分别为间谐波频率和基频频率；

即对于π型等值电路，适用上述第一等效模型，z_ij＝z_l、y_i＝y_j＝y_l/2；

2)对于并联RLC恒阻抗负荷，校正公式如下：

式中：R、X_c和X_l是并联RLC恒阻抗负荷的等效电阻、电容和电感；V_n是负荷额定电压；P_n、Q_c和Q_l是负荷有功功率、容性无功功率和感性有功功率；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用第二等效模型，y_i＝R//X_c//X_l；

3)对于恒功率负荷，保持视在功率S恒定不变为最强等量约束，其建模满足以下公式：

式中：I_f、

和

分别是对应于频率分量为f、2f_n-f和2f_n+f的间谐波电流；U_f、U_fn分别为间谐波频率对应的电压与基波频率对应的电压；P_n、Q_n分别为系统设定的恒定有功、恒定无功；θ是系统设定最初相角；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用上述第二等效模型，y_i＝I_f/U_f；

4)对于双绕组变压器而言，其计算公式如下式：

式中：k为变压器高低侧变比比值，

为变压器高、低压侧电压，

为变压器高、低压侧电流，Z_b为变压器等效阻抗；

即对于双绕组变压器，适用第一等效模型，z_ij＝z_b、y_i＝y_j＝0；

5)对于同步发电机产生的间谐波电流远小于基频频率的电流，在潮流计算过程中将同步发电机视为负荷处理：

Z＝R+jX

式中：Z为同步发电机间谐波频率下等效阻抗，R和X为同步发电机间谐波频率下等效电阻与等效电抗；

即对于同步发电机，适用第二等效模型，

【网络结构参数完整判断】

结合附图1，在前述步骤4中，对网络结构参数完整与否进行判定。

在本发明的实施例中，网络参数的完整判断取决于是否系统在间谐波频率分量下的等效导纳矩阵是否能够建立，构建的节点导纳矩阵是否有不可计算导纳Y_ij,使节点导纳矩阵不完整。

由于元件厂家参数的保密导致的参数未知、非线性元件的无法成功建模的情况均属于网络参数不完整的情况。

【量测等效电流/电压源】

结合附图1和附图6，在前述步骤5和步骤6中，对未知网络参数区域进行电流/电压源等效。

可以通过量测未知网络参数区域与已知区域联络线传输电流/电压参数，将未知网络参数区域等效为电流源或电压源，用于间谐波潮流计算。

【间谐波电流/电压初值设置】

结合附图1和附图7，在前述步骤7中，进行间谐波电流与电压进行赋初值。

首先，对潮流计算网络电压进行赋初值：

U＝[e₁,f₁,e₂,f₂…e_n,f_n]′

其中，

为在第j个节点处的电压相量值，e_j为在第j个节点处电压实部，f_j在第j个节点处的电压虚部，j＝1,2...n；

U为对电压数据实部与虚部分开，组成一个2n*1的列向量。

其次，对潮流计算网络电流进行赋初值：

I＝[p₁,q₁,p₂,q₂…p_n,q_n]′

其中，

为在第j个节点处的电压相量值，p_j为在第j个节点处电流实部，q_j在第j个节点处的电流虚部，j＝1,2...n。

I为对电压数据实部与虚部分开，组成一个2n*1的列向量。

节点分类：边界节点，内部节点，接地节点。

其中接地节点电压初值为零，内部节点电流初值为零，边界节点取决于边界为等效电流源或电压源设置电压或者电流初值。

其他参数可根据发明的实施例，按照实际情况设置。

【间谐波潮流计算】

结合附图1、附图8和附图9，在前述步骤8中，进行间谐波潮流计算。

间谐波潮流计算不同以往基波潮流，选择使用电流平衡方程，表达如下：

I_n＝Y_nV_n

式中：I_n为节点流入或流出的某一频率间谐波电流；Y_n为对应频率下的系统节点导纳矩阵；V_n为节点在对应频率的间谐波电压；

对于一个完整可知的系统，已知间谐波振荡源的流入电流，所有边界节点的间谐波电压为零，所有接地节点的间谐波电流为零，上述电流平衡方程转换成以下形式：

式中：I_B、I_I和I_G分别是系统边界节点、内部节点与接地节点的电流，U_B、U_I和U_G分别是系统内部节点与边界节点的电压，Y_BB、Y_II、Y_GG、Y_BI、Y_IB、Y_GI和Y_IG分别是系统边界、内部、外部的自导纳，以及边界与内部、内部与边界、接地与内部、内部与接地之间的互导纳；

其中，接地节点电压U_G和内部节点电流I_I等于零，设定边界电流I_B已知，可由以下公式计算出边界电压U_B：

即在可知系统中，仅通过对间谐波振荡源与可知系统连接线路的电流量测，计算得到间谐波振荡源在整个可知系统的传播与分布。

附图6和附图7为案例十机三十九节点情况下，间谐波潮流计算结果与时域仿真结果对比图。十机三十九节点系统的间谐波潮流计算结果与时域仿真结果两者相近大致准确。同样接地节点电压B40-58、系统内部节点电流B1-39(除B16外)，纵然相位上呈现很大误差，但结合节点幅值准确且接近于零，间谐波潮流计算结果准确性仍可以保证。

通过数据可知十机三十九节点系统的间谐波潮流结果能与时域仿真结果保持较好的一致性，由此验证间谐波潮流方法的准确性。

通过本发明提出的基于量测量与prony辨识的电力系统间谐波潮流计算方法，可快速计算得到间谐波在大电网中传播与分布，分析获取次/超同步振荡在大电网中的传播与分布，快速评估可能引发的传统汽轮发电机组谐振风险，提高电网系统应对次/超同步振荡的能力。

根据本发明以上实施例的方法，在另外的实施例中，前述实施例方法还可以在计算机系统或者服务器中，以可被处理器调用和执行的指令集的形式存储在存储器中，使得这些指令集被处理器调用时执行前述电力系统间谐波潮流计算方法的过程。

本发明另一方面的实施例还公开一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取的计算机系统，包括：

一个或多个处理器；

存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行前述获取方法的过程。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (9)

1.一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、基于安装在电网系统的网络结构各处的测量设备，获得各个次/超同步振荡源向电力系统注入的振荡电流数据；

步骤2、通过prony分析，对振荡电流数据进行解耦处理，获得电力系统中主要稳定的次/超同步振荡电流频率与幅值；

步骤3、根据振荡频率分量与电力系统的网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵；

步骤4、判断网络结构参数是否完整已知，如果不完整则进入步骤5，若完整则跳转进入步骤6；

步骤5、对电网系统依据网络结构参数是否已知进行划分，量测已知区域与未知网络参数区域之间联络线电流或电压数据，通过prony分析后，将节点等效为间谐波振荡源；

步骤6、量测等效得到的间谐波振荡源数据和给定的间谐波振荡源数据；

步骤7、将接地电压和电网系统内部电流设置为零，设置边界节点电流或电压；

步骤8、利用间谐波潮流计算公式进行计算，获得次/超同步振荡的间谐波在电网系统中传播路径与分布数据。

2.根据权利要求1所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，所述步骤1中，所述振荡电流数据为电网实际量测获得的振荡电流数据，或者通过仿真获得的振荡电流数据，具体表示为：

i(t)＝[i₁(t),i₂(t),...i_n(t)]^T

其中，i_n(t)为第k个边界节点测得的电流在t时刻的值，n为构建电力系统的网络结构的边界节点总数。

3.根据权利要求1所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，所述步骤2中，通过prony分析，对振荡电流数据进行解耦处理，获得电力系统中主要稳定的次/超同步振荡电流频率与幅值，具体包括：

利用prony分析对振荡电流数据进行解耦，获得次/超同步振荡的f，即为间谐波频率；解耦得到的次/超同步频率f满足以下条件：

1)在电力系统中保持稳定振荡，即在电力中系统稳定等幅的间谐波振荡；

2)三相振荡符合对称且正序的条件，若不符合，则需进行序分量分解后，再转换为对称平衡的间谐波电流数据，进行分别单独计算后对结果进行求和。

4.根据权利要求1所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，在所述步骤3中，根据振荡频率分量与电力系统的网络结构参数，构建某一振荡频率分量下的系统节点导纳矩阵，具体包括：

对于一个有n个节点的电力系统，其系统节点导纳矩阵如下所示：

式中，Y_ij为节点i与节点j之间的互导纳，Y_ii为节点i的自导纳；

其中，i，j＝1、2、3...n，i≠j；

将电力系统中任意一段线路的元件模型等效为2类，分别为：

第一等效模型，其自导纳与互导纳构建如下：

第二等效模型，其自导纳与互导纳构建如下：

在上述第一等效模型、第二等效模型的基础上，对受频率影响的电力系统元件进行基于频率的校正，具体校正过程包括：

1)对于一条π型等值电路，校正公式如下：

式中，z_l为线路阻抗；y_l为线路对地导纳；r、x、g和b分别为基频下线路电阻、电抗、电导和电纳；f和f_n分别为间谐波频率和基频频率；

即对于π型等值电路，适用上述第一等效模型，z_ij＝z_l、y_i＝y_j＝y_l/2；

2)对于并联RLC恒阻抗负荷，校正公式如下：

式中：R、X_c和X_l是并联RLC恒阻抗负荷的等效电阻、电容和电感；V_n是负荷额定电压；P_n、Q_c和Q_l是负荷有功功率、容性无功功率和感性有功功率；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用第二等效模型，y_i＝R//X_c//X_l；

3)对于恒功率负荷，保持视在功率S恒定不变为最强等量约束，其建模满足以下公式：

式中：I_f、

和

分别是频率分量为f、2f_n-f和2f_n+f的间谐波电流；U_f、

分别为间谐波频率的电压与基波频率的电压；P_n、Q_n分别为系统设定的恒定有功、恒定无功；θ是系统设定最初相角；

即对于并联RLC恒阻抗负荷，适用上述第二等效模型，y_i＝I_f/U_f；

4)对于双绕组变压器而言，其计算公式如下式：

式中：k为变压器高低侧变比比值，

为变压器高、低压侧电压，

为变压器高、低压侧电流，Z_b为变压器等效阻抗；

即对于双绕组变压器，适用第一等效模型，z_ij＝z_b、y_i＝y_j＝0；

5)对于同步发电机产生的间谐波电流远小于基频频率的电流，在潮流计算过程中将同步发电机视为负荷处理：

Z＝R+jX

式中：Z为同步发电机间谐波频率下等效阻抗，R和X为同步发电机间谐波频率下等效电阻与等效电抗；

即对于同步发电机，适用第二等效模型，

5.根据权利要求4所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，在所述步骤4中，网络参数的完整判断的依据在于是否系统在间谐波频率分量下的系统等效导纳矩阵是否能够建立，即构建的系统节点导纳矩阵是否有不可计算导纳Y_ij,使节点导纳矩阵不完整。

6.根据权利要求4所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，在所述步骤5中，通过量测未知网络参数区域与已知区域联络线传输电流参数或者电压参数，通过prony分析后，将未知网络参数区域等效为电流源或电压源，用于间谐波潮流计算。

7.根据权利要求1所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，前述步骤7中，将接地节点间谐波电压设置为零，系统内部无间谐波源，即所有节点上各支路间谐波电流相量合为零，边界节点等效间谐波电流源与间谐波电压源通过步骤6量测已知，可设置点位系统的间谐波电流与间谐波电压初值。

8.根据权利要求1所述的基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取方法，其特征在于，利用间谐波潮流计算公式进行计算，获得次/超同步振荡的间谐波在电网系统中传播路径与分布数据，包括：

间谐波潮流计算选择使用电流平衡方程，其具体公式如下：

I_n＝Y_nV_n

式中：I_n为节点流入或流出的某一频率间谐波电流；Y_n为对应频率下的系统节点导纳矩阵；V_n为节点在对应频率的间谐波电压；

对于一个完整可知的系统，已知间谐波振荡源的流入电流，所有边界节点的间谐波电压为零，所有接地节点的间谐波电流为零，上述电流平衡方程转换成以下形式：

式中：I_B、I_I和I_G分别是系统边界节点、内部节点与接地节点的电流，U_B、U_I和U_G分别是系统内部节点与边界节点的电压，Y_BB、Y_II、Y_GG、Y_BI、Y_IB、Y_GI和Y_IG分别是系统边界、内部、外部的自导纳，以及边界与内部、内部与边界、接地与内部、内部与接地之间的互导纳；

其中，接地节点电压U_G和内部节点电流I_I等于零，设定边界电流I_B已知，可由以下公式计算出边界电压U_B：

即在可知系统中，仅通过对间谐波振荡源与可知系统连接线路的电流量测，计算得到间谐波振荡源在整个可知系统的传播与分布。

9.一种基于宽频量测的电力系统间谐波潮流获取的计算机系统，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；

存储器，存储可被操作的指令，所述指令在通过所述一个或多个处理器执行时使得所述一个或多个处理器执行操作，所述操作包括执行前述权利要求1-8中任意一项所述的方法的过程。

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