Page 75 - 电力与能源2021年第八期

第 42 卷第 4 期 电力与能源
2021 年 8 月 4 1
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DOI : 10.11973 / dl y n y 202104016

光伏并网系统的谐波谐振评估与安全防控

张思源, 张建南, 马 桢, 张玄哲, 冯 勇, 李志前
( 国网河南省电力公司驻马店供电公司, 河南 驻马店 463000 )

摘 要: 随着大量新能源发电接入电力系统, 光伏并网系统中光伏逆变器输出阻抗与电网侧等效阻抗在并网
交点处的等效阻抗和出现极小值, 此时电网电流迅速增大引发系统的谐振问题, 因此有必要构建光伏逆变器
参数的稳定域从而对系统是否发生谐波谐振进行评估和预警。对此, 为了研究光伏逆变器与电网中谐波谐
振交互影响的问题, 提出了一种新型模态分析法, 建立了光伏谐波源的诺顿等效模型并推导出逆变器的等效
输出阻抗公式, 基于 Gersch g orin圆盘定理求解状态矩阵的最优相似变换模型, 以此构建出光伏逆变器参数
的安全域并与传统的 逐 点 法 进 行 对 比, 算 例 仿 真 结 果 表 明 了 该 方 法 在 计 算 准 确 性 和 计 算 效 率 方 面 的 优
越性。
关键词: 谐波谐振; 等效输出阻抗; 盖尔圆圆盘定理; 矩阵相似变换; 参数安全域
中图分类号: TM615 文献标志码: A 文章编号: 2095-1256 ( 2021 ) 04-0441-06
Stud y onHarmonicResonanceofPhotovoltaicGrid-ConnectedS y stem

,
ZHANGSi y uan , ZHANGJiannan , MAZhen , ZHANGXuanzhe , FENG Yon g LIZhi q ian
( StateGridZhumadianElectricPowerCom p an y , HenanElectricPowerCom p an y ,
Zhumadian463000 , HenanProvince , China )

Abstract : Undertheback g roundofnewener gyp owers y stem , thefundamentalreasonfortheharmonicreso-
nanceof p hotovoltaicg rid-connecteds y stemisthatthee q uivalentim p edancesumbetweentheout p utim p ed-
anceof p hotovoltaicinverterandtheg ridsidea pp earsminimumattheg rid-connectedintersectionp oint.At
thistime , thera p idincreaseof g ridcurrentcausesthes y stemresonance p roblem.Therefore , itisnecessar y to
constructthestabilit ydomainof p hotovoltaicinverter p arameterssoastoevaluateandearl ywarnin gwhether
thes y stemhasharmonicresonance.Inthis p a p er , anew modalanal y sismethodis p ro p osedtoanal y zethein-
teractionbetweenthe p hotovoltaicinverterandtheharmonicresonanceinthe p ower g rid.Then , theNortone-
q uivalentmodelofthe p hotovoltaicharmonicsourceisestablishedandthee q uivalentout p utim p edanceformula
oftheinverterisderived.Theo p timalsimilarit y transformationofthestatematrixiscarriedoutbasedonGer-
sch g orin'sdisktheorem.Com p aredwiththetraditional p oint-b y - p ointmethod , thesafet ydomainof p hotovol-
taicinverter p arametersisconstructed , andtheadvanta g esofthep ro p osedmethodincom p utationalaccurac y
andefficienc yarep roved.
Ke ywords : harmonicresonance , e q uivalentout p utim p edance , GailCircleDiskTheorem , matrixsimilarit y
transformation , p arametricsafet ydomain

电力系统的谐波谐振通常在高电压电流的巨 必要 [ 1-2 ] 。
大能量交换背景下发生, 可能会导致电气设备的 在光伏网络中, 为获得光伏逆变器主导参数
损坏或误动, 对电力系统的稳定运行造成冲击, 因 安全域, 可利用传统模态分析法建立谐波节点导
此对谐波谐振的风险防控是必不可少的 [ 1 ] 。新型 纳矩阵并观测其特征值是否趋近于零, 将所求导
能源以及各灵敏度较高的交流输配电系统接入电 纳矩阵中的特征值进行逐点分析。但此方法最终
网后, 其运行方式的复杂性会导致电气设备指标 效果取决于所选逐点步长及涵盖区域大小, 为保
实时变化, 进一步引起电力网络的谐波导纳矩阵 证分析结果的精确性, 需要大量选取样本点从而
频繁改变, 从而影响电网的谐波谐振特性。由此 延长了计算时间。随着电网规模扩大和光伏逆变
可见, 对电网中谐波谐振的参数安全域分析十分 器主导参数变量的增加, 逐点法计算耗时冗长的