电网谐波谐振的仿真研究

电力系统中的谐波问题一直以来都是电力工程领域研究的重要课题，尤其是随着电力电子技术的快速发展和工业设备的普及，谐波谐振现象成为了影响电网稳定性和电力质量的关键因素。张晓青在其论文《电网谐波谐振的仿真研究》中，深入探讨了电网中谐波谐振的产生机理、表现形式以及仿真的研究方法。 论文中提到了电力系统中存在的谐波源问题。在电网中，由于发电机组、输电线路、变电站设备以及各类电力电子装置的非线性特性，会产生大量的谐波电流和电压。这些谐波源可以分为几种类型，包括但不限于非线性负载、电力电子变频器、脉宽调制设备、饱和磁化设备以及电力系统运行中的切换操作等。 谐波源会在电力系统中引起谐波谐振现象，而谐波谐振常常表现为高电压和谐波电流的出现。谐波谐振是由于电力系统中的感性元件和容性元件之间可能发生串联或并联谐振。感性元件主要是指系统中的电感元件，如电力变压器、电动机、输电线路的电感等；容性元件则多指系统中的电容元件，例如并联补偿电容器、电力电容器、电缆线路等。 论文中指出，谐波谐振与网络导纳矩阵的奇异性有关。导纳矩阵奇异性的出现，实际上是由于其特征根趋于零造成的。这种情况下，系统的阻抗特性将发生变化，导致特定频率下阻抗极小，从而产生谐振现象。谐振时，系统可能出现局部过电压和过电流，严重时甚至会导致系统损坏和供电中断。 为了研究谐波谐振的机理和程度，论文使用了谐振模态分析的方法。该方法通过分析特征根的性质，能够揭示系统中谐波谐振的机理，确定谐振的程度，并且能够识别出谐振问题的真正根源。通过这种方法，可以找到消除谐波谐振的有效措施，从而为解决电网中的谐波谐振问题提供理论和技术支持。 在谐波谐振的产生方面，论文中还特别强调了电容器组在电力系统中的使用。为了补偿无功功率，提高功率因数和电压水平，电力公司会在系统中安装并联电容器组。在工频频率下，这些电容器的容抗通常远大于系统的感抗，因此不会产生谐振。然而，在谐波频率下，情况则完全不同。系统感抗随频率的升高而大幅增加，而电容器的容抗则随之减小，这就导致了并联谐振或串联谐振的可能。 谐波谐振的产生还会引起谐波电流的放大。当电力电子设备和无功功率补偿装置之间的相互作用导致系统阻抗特性变化时，注入电网的谐波电流会因为谐振点的存在而放大。这不仅会影响设备的正常运行，还会导致电网电压波形的畸变，对电网的稳定性和安全性构成威胁。 张晓青的研究为电力系统的谐波谐振问题提供了理论分析和仿真研究的新思路和方法。通过深入分析电力系统中谐波谐振的机理，可以更好地进行电力系统设计、运行和维护，有效避免谐波谐振带来的负面影响，保障电力系统的安全稳定运行。