CN113705132A - 一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质 Download PDF

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张远健
吴建杰
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Abstract

本发明公开了一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质。直流回路谐振分析方法包括：在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减；确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；根据第一阻抗值确定第一直流回路的谐振频率值。本发明达到了加快直流回路的衰减、提高直流回路谐振分析的效率的效果。

Description

一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质
技术领域
本发明实施例涉及直流输电技术领域，尤其涉及一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
对于高压直流输电工程，直流回路谐振的产生将影响***安全稳定运行，所以需要对直流回路进行谐振分析，以确定直流回路发生谐振的条件，从而避免谐振发生。
对直流回路的谐振分析主要通过分析直流回路中阻抗随频率的变化特性，来进行谐振分析，而对直流回路的阻抗分析需要仿真获得的电压信号或者电流信号中的直流分量衰减完毕，才能开展正确的分析，否则阻抗分析结果将不准确。
但是，目前对直流回路阻抗分析时，在谐振点的阻尼很小，因此直流回路的电压和电流的直流分量衰减时间常数很大，导致直流分量衰减收敛的时间过长，这样需要将仿真时间不断加长，待直流分量衰减完毕，才能进行信号提取从而进行傅里叶分析，这样将严重影响仿真速度。
发明内容
本发明提供一种直流回路谐振分析方法、装置、设备及存储介质，以实现加快直流回路的衰减、提高直流回路谐振分析的效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种直流回路谐振分析方法，该直流回路谐振分析方法包括：
在第一直流回路串联预设电阻，所述预设电阻用于加速所述第一直流回路的衰减；
确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；
根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值。
可选地，确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值包括：
将串联所述预设电阻的所述第一直流回路作为第二直流回路，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值；
根据所述第二阻抗值和所述预设电阻确定所述第一阻抗值。
可选地，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值包括：
获取所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流；
对所述电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的所述第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位；
根据所述第二幅值和第二相位确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的所述第二阻抗值。
可选地，在第一直流回路串联预设电阻包括：
在所述第一直流回路串联大于等于1欧姆且小于等于10欧姆的预设电阻。
可选地，根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值包括：
计算所述第一阻抗值对应的第一幅值和第一相位；
确定所述第一幅值随频率变化的第一幅值曲线；
确定所述第一相位随频率变化的第一相位曲线；
若当前频率对应的第一幅值为所述第一幅值曲线中的最小的第一幅值，且所述当前频率对应的第一相位为负，前一频率对应的第一相位为正，则所述当前频率为第一直流回路的谐振频率值。
第二方面，本发明实施例还提供了一种直流回路谐振分析装置，该直流回路谐振分析装置包括：
电路改进模块，用于在第一直流回路串联预设电阻，所述预设电阻用于加速所述第一直流回路的衰减；
第一阻抗值计算模块，用于确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；
谐振频率值确定模块，用于根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值。
可选地，所述第一阻抗计算模块包括：
第二阻抗值计算单元，用于将串联所述预设电阻的所述第一直流回路作为第二直流回路，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值；
第一阻抗值计算单元，用于根据所述第二阻抗值和所述预设电阻确定所述第一阻抗值。
可选地，第二阻抗值计算单元包括：
电压和电流获取子单元，用于获取所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流；
第二幅值和第二相位确定子单元，用于对所述电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的所述第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位；
第二阻抗值计算子单元，用于根据所述第二幅值和第二相位确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的所述第二阻抗值。
第三方面，本发明实施例还提供了一种直流回路谐振分析电子设备，该直流回路谐振分析电子设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器用于在执行计算机程序时实现第一方面任意所述的直流回路谐振分析方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面任意所述的直流回路谐振分析方法。
本发明通过根据实际的直流输电回路构建第一直流回路，并在第一直流回路串联预设电阻，从而增加了第一直流回路的电阻值，使得第一直流回路中直流分量衰减的时间常数减小，从而加速第一直流回路的衰减，提高了直流回路谐振分析的效率。而且便于获取衰减后的电压和电流，使得对第一直流回路的分析更准确。并且可以确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值，根据第一阻抗值可以确定第一直流回路的谐振频率值，根据谐振频率值可以确定实际的直流输电回路的频率，从而避免直流输电回路发生谐振，减小直流输电回路的电磁振荡，避免直流输电回路中的设备过热，达到了安全供电的效果。本发明解决了直流回路中衰减较慢、对直流回路仿真时间过长的问题，达到了加快直流回路的衰减、提高直流回路谐振分析的效率的效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析方法中S220的流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析方法的流程图；
图5是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析装置的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析装置的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析方法的流程图，本实施例可适用于直流输电线路中直流回路谐振分析的情况，该方法可以由直流回路谐振分析装置来执行，参见图1，直流回路谐振分析方法具体包括如下步骤：
S110、在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减。
具体地，为了对供电网中直流输电回路进行谐振分析，根据实际的直流输电回路构建第一直流回路，但是第一直流回路中谐振点的阻尼很小，导致第一直流回路中电压和电流的直流分量衰减时间较长，通过在第一直流回路串联预设电阻，从而增加了第一直流回路的电阻值，使得第一直流回路中直流分量衰减的时间常数减小，从而加速第一直流回路的衰减，提高了直流回路谐振分析的效率。而且便于获取衰减后的电压和电流，使得对第一直流回路的分析更准确。
S120、确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值。
具体地，改变第一直流回路的频率，并计算不同频率下第一直流回路衰减完成后的第一阻抗值，从而得到第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值，并且可以绘制第一阻抗值随频率变化的曲线图，便于直观分析第一直流回路中第一阻抗值的变化特性。
S130、根据第一阻抗值确定第一直流回路的谐振频率值。
具体地，根据随频率变化的第一阻抗值分析第一阻抗值的变化特性，确定发生谐振的谐振点，从而确定谐振频率值。根据谐振频率值可以确定实际的直流输电回路的工作频率，避免直流输电回路的工作频率与谐振频率值相同，从而避免直流输电回路发生谐振，减小直流输电回路的电磁振荡，避免直流输电回路中的设备过热，达到了安全供电的效果。
本实施例的技术方案，通过根据实际的直流输电回路构建第一直流回路，并在第一直流回路串联预设电阻，从而增加了第一直流回路的电阻值，使得第一直流回路中直流分量衰减的时间常数减小，从而加速第一直流回路的衰减，提高了直流回路谐振分析的效率。而且便于获取衰减后的电压和电流，使得对第一直流回路的分析更准确。并且可以确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值，根据第一阻抗值可以确定第一直流回路的谐振频率值，根据谐振频率值可以确定实际的直流输电回路的频率，从而避免直流输电回路发生谐振，减小直流输电回路的电磁振荡，避免直流输电回路中的设备过热，达到了安全供电的效果。本实施例的技术方案解决了直流回路中衰减较慢、对直流回路仿真时间过长的问题，达到了加快直流回路的衰减、提高直流回路谐振分析的效率的效果。
在上述技术方案的基础上，S110、在第一直流回路串联预设电阻包括：
在第一直流回路串联大于等于1欧姆且小于等于10欧姆的预设电阻。
具体地，在设置串联的预设电阻串联大于等于1欧姆且小于等于10欧姆，可以使得增加第一直流回路的衰减常数，但不会与实际直流输电回路的参数相差较大。如果预设电阻小于1欧姆，则衰减时间减少的较小；如果预设电阻大于10欧姆，则直流回路的电流较小，可能与实际直流输电回路相差较大，可能会使得谐振频率值的确定出现误差。
在上述实施方案的基础上，本实施方案是对上述实施方案中S120的进一步细化，图2是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析方法的流程图，可选地，参见图2，直流回路谐振分析方法包括：
S210、在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减。
S220、将串联预设电阻的第一直流回路作为第二直流回路，确定第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值。
具体地，串联预设电阻的第二直流回路衰减较快，在第二直流回路衰减完成后，计算不同频率下第二直流回路的第二阻抗值，从而得到随频率变化的第二阻抗值。
S230、根据第二阻抗值和预设电阻确定第一阻抗值。
具体地，根据第二阻抗值和预设电阻计算不带预设电阻的第一直流回路的第一阻抗值，得出随频率变化的第一阻抗值，从而确定第一直流回路的第一阻抗值，便于进行直流输电回路的谐振分析。
S240、根据第一阻抗值确定第一直流回路的谐振频率值。
在上述技术方案的基础上，图3是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析方法中S220的流程图，可选地，参见图3，确定第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值包括：
S221、获取第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流。
具体地，在第二直流回路衰减完成后，第二直流回路的电压和电流趋于稳定，获取不同频率下的第二直流回路的电压和电流，得到随频率变化的电压和电流。
S222、对电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位。
具体地，对电压进行傅里叶变换，得到电压幅值和电压相位，对电流进行傅里叶变换，得到电流幅值和电流相位，相同频率下的电压幅值除以电流幅值，即可得到第二阻抗值的第二幅值，相同频率下的电压相位减去电流相位，即可得到第二阻抗值的第二相位。通过获取不同频率下的电压和电流，即可确定随频率变化的第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位。
S223、根据第二幅值和第二相位确定第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值。
具体地，确定随频率变化的第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位，即可确定随频率变化的第二阻抗值。例如第二相位为φ2，第二幅值为Z2，则第二阻抗值Impedance2＝Z2∠φ2，而Impedance2＝R2+jX2，则R2＝Z2cosφ2，X2＝Z2sinφ2。例如预设电阻为R0，则第一直流回路的第一阻抗值Impedance1＝(R2-R0)+j Z2sinφ2＝(Z2cosφ2-R0)+j Z2sinφ2，从而可以根据第二阻抗值和预设电阻计算出第一直流回路的第一阻抗值，实现对第一直流回路的谐振分析。
在上述实施方案的基础上，本实施方案是对上述实施方案中S130的进一步细化，图4是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析方法的流程图，可选地，参见图4，直流回路谐振分析方法具体包括如下步骤：
S410、在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减。
S420、确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值。
S430、计算第一阻抗值对应的第一幅值和第一相位。
具体地，计算出第一阻抗值后，可以计算出第一阻抗值对应的第一幅值和第一相位，例如，第一阻抗值Impedance1＝(Z2cosφ2-R0)+j Z2sinφ2，则，第一阻抗值对应的第一幅值
Figure BDA0003221498800000091
第一阻抗值对应的第一相位
Figure BDA0003221498800000092
S440、确定第一幅值随频率变化的第一幅值曲线。
具体地，得到每个频率对应的第一阻抗值的第一幅值，就可以得到第一幅值与频率的对应关系，即可以确定第一幅值随频率变化的第一幅值曲线，根据第一幅值曲线可以直观分析第一幅值随频率的变化特性。
S450、确定第一相位随频率变化的第一相位曲线。
具体地，得到每个频率对应的第一阻抗值的第一相位，就可以得到第一相位与频率的对应关系，即可以确定第一相位随频率变化的第一相位曲线，根据第一相位曲线可以直观分析第一相位随频率的变化特性。
S460、若当前频率对应的第一幅值为第一幅值曲线中的最小的第一幅值，且当前频率对应的第一相位为负，前一频率对应的第一相位为正，则当前频率为第一直流回路的谐振频率值。
具体地，在第一相位曲线中，当前频率对应的第一相位为负，前一频率对应的第一相位为正，表明在当前频率，第一相位发生从正到负的突变。如果当前频率对应的第一幅值为第一幅值曲线中的最小第一幅值，且第一相位发生从正到负的突变，表明第一直流回路在当前频率发生较大的电磁振荡，即第一直流回路在当前频率发生谐振，则当前频率为第一直流回路的谐振频率值。通过确认谐振频率值，可以确定直流输电回路的频率，避免直流输电回路的频率与谐振频率值相同，从而避免直流输电回路发生谐振，达到了保证直流输电回路安全稳定运行的效果。
图5是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析装置的结构示意图，参见图5，直流回路谐振分析装置包括：
电路改进模块510，用于在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减。
第一阻抗值计算模块520，用于确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值。
谐振频率值确定模块530，用于根据第一阻抗值确定第一直流回路的谐振频率值。
本实施例提供的直流回路谐振分析装置为实现上述实施方案的直流回路谐振分析方法，本实施例提供的直流回路谐振分析装置实现原理和技术效果与上述实施方案类似，此处不再赘述。
图6是本发明实施例提供的另一种直流回路谐振分析装置的结构示意图，可选地，参见图6，第一阻抗计算模块520包括：
第二阻抗值计算单元521，用于将串联预设电阻的第一直流回路作为第二直流回路，确定第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值；
第一阻抗值计算单元522，用于根据第二阻抗值和预设电阻确定第一阻抗值。
可选地，参见图6，第二阻抗值计算单元521包括：
电压和电流获取子单元5211，用于获取第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流；
第二幅值和第二相位确定子单元5212，用于对电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位；
第二阻抗值计算子单元5213，用于根据第二幅值和第二相位确定第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值。
图7是本发明实施例提供的一种直流回路谐振分析电子设备的结构示意图，如图7所示，该设备包括处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73；设备中处理器70的数量可以是一个或多个，图7中以一个处理器70为例；设备中的处理器70、存储器71、输入装置72和输出装置73可以通过总线或其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。
存储器71作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的直流回路谐振分析方法对应的模块(例如，直流回路谐振分析装置中的电路改进模块510、第一阻抗值计算模块520和谐振频率值确定模块530)。处理器70通过运行存储在存储器71中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的直流回路谐振分析方法。
存储器71可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作***、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器71可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器71可进一步包括相对于处理器70远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
输入装置72可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置73可包括显示屏等显示设备。
本发明实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种直流回路谐振分析方法，该方法包括：
在第一直流回路串联预设电阻，预设电阻用于加速第一直流回路的衰减；
确定第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；
根据第一阻抗值确定第一直流回路的谐振频率值。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的直流回路谐振分析方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种直流回路谐振分析方法，其特征在于，包括：
在第一直流回路串联预设电阻，所述预设电阻用于加速所述第一直流回路的衰减；
确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；
根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值。
2.根据权利要求1所述的直流回路谐振分析方法，其特征在于，确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值包括：
将串联所述预设电阻的所述第一直流回路作为第二直流回路，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值；
根据所述第二阻抗值和所述预设电阻确定所述第一阻抗值。
3.根据权利要求2所述的直流回路谐振分析方法，其特征在于，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值包括：
获取所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流；
对所述电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的所述第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位；
根据所述第二幅值和第二相位确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的所述第二阻抗值。
4.根据权利要求1所述的直流回路谐振分析方法，其特征在于，在第一直流回路串联预设电阻包括：
在所述第一直流回路串联大于等于1欧姆且小于等于10欧姆的预设电阻。
5.根据权利要求1所述的直流回路谐振分析方法，其特征在于，根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值包括：
计算所述第一阻抗值对应的第一幅值和第一相位；
确定所述第一幅值随频率变化的第一幅值曲线；
确定所述第一相位随频率变化的第一相位曲线；
若当前频率对应的第一幅值为所述第一幅值曲线中的最小的第一幅值，且所述当前频率对应的第一相位为负，前一频率对应的第一相位为正，则所述当前频率为第一直流回路的谐振频率值。
6.一种直流回路谐振分析装置，其特征在于，包括：
电路改进模块，用于在第一直流回路串联预设电阻，所述预设电阻用于加速所述第一直流回路的衰减；
第一阻抗值计算模块，用于确定所述第一直流回路衰减完成后随频率变化的第一阻抗值；
谐振频率值确定模块，用于根据所述第一阻抗值确定所述第一直流回路的谐振频率值。
7.根据权利要求6所述的直流回路谐振分析装置，其特征在于，所述第一阻抗计算模块包括：
第二阻抗值计算单元，用于将串联所述预设电阻的所述第一直流回路作为第二直流回路，确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的第二阻抗值；
第一阻抗值计算单元，用于根据所述第二阻抗值和所述预设电阻确定所述第一阻抗值。
8.根据权利要求7所述的直流回路谐振分析装置，其特征在于，第二阻抗值计算单元包括：
电压和电流获取子单元，用于获取所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的电压和电流；
第二幅值和第二相位确定子单元，用于对所述电压和电流进行傅里叶变换，确定随频率变化的所述第二阻抗值对应的第二幅值和第二相位；
第二阻抗值计算子单元，用于根据所述第二幅值和第二相位确定所述第二直流回路衰减完成后随频率变化的所述第二阻抗值。
9.一种直流回路谐振分析电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序；其中，所述处理器用于在执行计算机程序时实现如权利要求1-5中任一所述的直流回路谐振分析方法。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的直流回路谐振分析方法。
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