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1、应用 EDSA 进行电力系统谐波分析与滤波处理1、 EDSA 简介EDSA (Paladin Design Base)是世界顶级的电力系统设计和仿真分析软件平台，不 仅能够进行电力系统各种静态的计算和分析，还能提供动态的仿真分析，从而帮助电气 工程师提高其设计和维护系统的安全性、稳定性和经济性。EDSA的功能是目前国际上 非常有权威性的分析、计算以及模拟软件，它的功能非常强大。采用EDSA软件进行谐波分析，可靠而且方便，是电气工作者分析系统谐波畸变率 的一个有利的工具。2、研究的目标(1) 测试电力系统中各支路以及各节点受到谐波源装置的谐波影响。(2) 采用滤波器人工选型或者自动选型的方法，使
2、电力系统中各节点以及各支路的谐波 影响最小，找出最好的解决方案。3、谐波分析的基本步骤下面是采用EDSA进行谐波分析的步骤：(1) 电力系统模型的建立。依照实际电力系统的整体架构，利用 EDSA 软件构建电力系 统单线图，并将电器设备参数输入相应的元件中。(2) 谐波源数据的确定。根据实际电力系统中产生谐波的电气设备，明确谐波源性质以 及位置，在 EDSA 谐波源数据库中查找相应的变频器，加载到电力系统单线图的相 应位置。(3) 频率扫描结果的查看。对上述电力系统单线图进行频率扫描，查看非线性负荷谐波 分量的频率扫描结果，从而得出谐振状态的频率位置。总谐波畸变率(THD)的分析。运行所有节点和
3、所有支路的电压和电流的THD分析， 可观察的结果有：并联和串联谐振状态；波形失真情况；总谐波失真情况。(5) 滤波器的选型。系统自动添加或认为输入滤波器选型，观察滤波器的型号和参数，再次对系统进行谐波分析，观察滤波之后各个节点和支路的THD值。4、设计参数建立电力系统单线图和谐波分析中所需要的参数。(1)在模型建立之前，首先对EDSA的软件参数进行设定，有网络类型(三相，单相，直流)、系统电源的短路容量、系统频率、默认公制、默认温度等。(2) 电源或者电网接入端参数，有额定系统电压值、电流形式输入系统电源的容量、系 统电源的正序阻抗等。(3) 支路导线的参数。EDSA数据库中有各种导线的详细参
4、数，选取与实际线路导线相 似的型号，设置参数有，导线的长度、导线的根数、每千米电阻正序值、每千米 电抗正序值。(4) 变压器参数。在工厂电力系统中一般都会有不通过电压等级，变压器属于必不可少 的电气设备，变压器参数有，系统容量、工作频率、两端电压值、电阻正序值、 电抗正序值、一次测和二次侧的绕组接法等。(5) 发电机参数。工厂电力系统中，发电机也是必备的电气设备。发电机的参数有，系 统容量、接地类型、系统电压值、稳态电抗值、暂态电抗值、次暂态电抗值、有 功功率和无功功率、发电机的出口电压、发电机的衰减时间等。(6) 电动机参数。电动机是电能转换为机械能的必备装置，是电力系统中必不可少的电 气设
5、备。 EDSA 数据库中有不同型号的电动机模型，可以根据实际情况选取合适的 电动机。电动机的参数有，系统容量、负荷率、效率、接地类型、系统电压、功 率因数、次暂态电抗正序值、电磁极对数等。(7) 负荷参数。电力系统中存在各种形式的耗能设备，这里一般是指阻性负载。负荷数 据我们只需要知道负荷容量及负荷率。(8) 谐波源参数。电力系统中的谐波都是由谐波源产生的，谐波源的种类有很多，根据 实际电力系统中的电气设备，从EDSA数据库中选取相应的谐波源。不同谐波源产 生的倍频谐波不同，对系统的谐波影响也不同。(9) 滤波器参数。手动选取滤波器对系统谐波进行处理，可以在EDSA数据库中选取相 应的型号，通
6、过频率扫描，可以查看滤波器的阻抗幅值图，分析谐振频率。(10) 其他型式的电气设备根据实际情况，可以在EDSA中建立元件加载到电力系统单线 图中，相应的参数也可以输入。5、结果分析EDSA中关于谐波分析的结果有，全部THD报告、频率扫描文本报告、频率扫描图 报告电压与电流波形图。电力系统单线图建立并加载谐波源之后的 THD 报告，下面是报告的部分，可以看到各个支路和节点的电压值，电压峰值，总谐波畸变率等信息。a TH D Text Resuli OutputPrinter Font Screen Font Clipboard Save AsDONECalculaticin Frequency
7、: 50 . 0Total Harmonic Distortion(THD)Bus THDEus NameSysVoltV(l)V i： rms ；iJ#10014400044000440002J#10034400044000440003J#10064400044000440004J#10084400044000440005J#10104400044000440006J#10141380013585135357J#10154160388739008J#10201380013585135359J#102513800135851358510J#102813800135841358411J#1030
8、13800135851358512J#103313800135841353413J#103513800135851353514J#104041603933393315J#105441603887390016J#105741603887390017J#105941603887390018J#106141603887389919J#106348043544020J#106648043544021J#110241603938393822J#110441603938393823J#110741603938393824J#110941603933393325J#111241603933393326J#1
9、14541604160416027J#117041603887390028J#119448043544029J#1197480435440V(peak)THDHarmonic Analysis Program v4.30.00面是频率扫描报告的部分内容。6220262202622016220162201192015035 19201 1920119200192011920019201556350355884503550356788606257700666660000775555500770.03X0.03% 0 .0.03%o.0 . 02X8 .1欽0 . 02X0.02%0 . 02X0.
10、02%0.02%0 . 02X0 . 02X8 .1欽8 . HX8 .1欽8 .17X 15.21% 15 .0.02%0 . 02X0.02%0.02X0 . 02X0 . trn8 .1欽 15.27% 15 . 2SX面是电流波形图，可以看到电流波形的畸变直观图，也显示频域中显示了谐波的频率 成分，还可以看到当前节点的总谐波畸变率以及电压情况。Bus Voltage Wavefomn and SpectrumBus age WaveformED SA Harmonic AnalysisAngle in Degrees%-2I1-E6EZPrintopy to ClipbBus ID：J
11、#1066Il i spl ay S tyl e -Gri d Hi splay 尸“:乔爲Dot Line Dash LineSolid LineBus age SpectrumED SA Harmonic Analy sisVoltage (1): Voltage (rms):Voltage THD: Voltage (peak):435 (Volts)440 (Volts) 15.24% 1.472 (pu)Di splayVoltsMagnitude %Froj ect Information% Bpn-E6EIAIHarmionicJob File N：=uTie: Base KVA
12、： Frequency： Tempera ture: Scenari o：EHM17 100005020.0 FFCapac it ors Off-Line频率扫描图报告，下图为滤波器的频率扫描图，图中可以看到不同频率时的阻抗值。Filter Frequency Impedance and Angle ReapFilter Frequency Impedance Response -ED SA Harmonic Analy sisFrequency (Hz)(SElloasuos-acraou-sg-E-Style一Grid. Display * No Grid* Dot Line |Dash
13、 Line Solid LineEi ackei- uiindFrintopy to ClipbFilter type:Volta吕e: F + jQ:Element2.37+j-738. 45 kva Voltage (V) Current (A)0.89888.2315.99888.23293.11888.23xlxcFilter Frequency Angle ResponseED SA Harmonic Analy sisFrequency (Hz)(6BP)D UQs-aDCa)-6uProj ect Informai onJob File N：=uTie: Base KVA： Frequency： Tempera ture: Scenari o：EHM17100005020.0 FFCapac it ors Off-LineBackgroundCurve |Grid .一ScaleHisplay Style-Gri d Hi splay * No Grid r Dot Line声 Dash LineSolid LineFijII ScreenPrintto ClipboaicSave
