基于BPA数据的交流系统谐波阻抗等值方法研究与应用

吴方劼 ，史梦梦，胡志坚 ，王小飞 ，陈 彬 ，汤 鹏 ，邱骁奇

（1.国网北京经济技术研究院，北京 102209；2.武汉大学 电气工程学院，湖北 武汉 430072）

0 引言

特高压直流输电工程换流站接入系统的边界条件复杂，运行方式多样，合理确定用于交流滤波器设计的谐波阻抗等值参数，能够实现交流滤波器方案的合理配置［1-6］，同时也是研究高压直流输电（HVDC）系统谐波不稳定的关键［7-8］。现代电力系统节点数成千上万，节点方程规模庞大，因而研究一种既能高效处理大型矩阵，又能兼顾考虑电力网络中运行方式变化所引起的网络拓扑结构变化的谐波阻抗计算方法显得尤为重要。

加拿大太西蒙公司开发的NIMSCAN程序是目前世界上使用最广泛的谐波阻抗等值程序，该程序通过扫描BPA数据对系统阻抗进行计算，但扫描过程过于繁琐［9］，且没有核心源代码，特别是随着电网电压等级的增加、新元件的出现，现有计算平台无法有效应对后续的模型升级，已越来越不适应现代系统的计算。因此，开发符合我国实际电网的谐波阻抗计算软件十分必要，对实现我国直流输电工程自主化设计具有重要意义［10］。

文献［11］研究推导了变压器、发电机的数学模型，但没有对整个系统的等值做进一步研究。文献［9，12-13］给出了计算谐波阻抗的方法，却没有研究开断线路的影响，也缺少对某一特定频次下系统阻抗的分析。在滤波器设计中，需要提供观察点在各种不同运行方式下的阻抗扫描范围。文献［14］推导了稀疏矩阵的LU分解公式，但没有针对电力系统中导纳矩阵的对称性进行细化研究。……