一種雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法，其特點(diǎn)是本發(fā)明結(jié)合變壓器的直流偏磁效應(yīng)，將直流偏磁系數(shù)帶入了推導(dǎo)過程，省去了交流側(cè)的負(fù)序阻抗參數(shù)，考慮雙回直流線路阻抗的大小和相位差異，只采用交流側(cè)正序二次阻抗和直流側(cè)基頻阻抗來判定系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生諧波不穩(wěn)定，提出了新的判定并行雙回高壓直流輸電系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生諧波不穩(wěn)定的方法。
【專利說明】一種雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法，具體地說， 本發(fā)明是采用交流側(cè)正序二次阻抗和直流側(cè)基頻阻抗，并結(jié)合開關(guān)函數(shù)理論、諧波不穩(wěn)定 機(jī)理來判定雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)是否會(huì)發(fā)生諧波不穩(wěn)定，屬于電氣信息領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)地理跨度大，一次能源分布不均，并且能源主要集中在西部地區(qū)，而能量消耗 又集中在東部地區(qū)，所以需要大規(guī)模的電網(wǎng)進(jìn)行電能的傳輸。傳統(tǒng)的交流輸電輸送距離很 難超出500?600km，而高壓直流輸電（HVDC)技術(shù)的成功應(yīng)用之一就是遠(yuǎn)距離大容量輸電。
[0003] 而隨著越來越多高壓直流輸電系統(tǒng)的投入，其伴隨而來的問題也越來越多，其中， 諧波不穩(wěn)定問題也越來越突出。直流輸電引起的諧波不穩(wěn)定是指在換流站附近有擾動(dòng)時(shí)， 諧波振蕩不易衰減甚至放大現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為換流站交流母線電壓嚴(yán)重畸變。諧波不穩(wěn)定 發(fā)生時(shí)，諧波電流將會(huì)放大幾倍甚至幾十倍，這樣對(duì)電力系統(tǒng)的危害是極其嚴(yán)重的。特別是 對(duì)換流變壓器、電抗器、電容器等元件造成很大威脅。諧波電流過大會(huì)造成電壓的畸變，而 電壓畸變嚴(yán)重會(huì)引起換相失敗，使直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行困難甚至閉鎖。嚴(yán)重情況下，直流輸電 系統(tǒng)的崩潰可能會(huì)造成交流系統(tǒng)的崩潰。
[0004] 到目前為止，已發(fā)現(xiàn)有四個(gè)系統(tǒng)發(fā)生過這種類型的不穩(wěn)定，分別是Kristiansand， Nelson River，New England 和 Chateauguay 直流系統(tǒng)。實(shí)際上，Nelson River HVDC 系統(tǒng) 和位于挪威和芬蘭之間的Kristiansand HVDC系統(tǒng)都是由于在直流側(cè)存在基頻串聯(lián)諧振而 引起的諧波不穩(wěn)定；Chateauguay背靠背直流系統(tǒng)是由于在交流系統(tǒng)發(fā)生二次諧波諧振而 激發(fā)諧波不穩(wěn)定。據(jù)報(bào)道，在天廣直流、貴廣直流以及三廣直流電線路調(diào)試和運(yùn)行時(shí)，均出 現(xiàn)過輸電線路周圍部分500kV和220kV變壓器的中性點(diǎn)直流電流分量大幅上升到30?50A 的情況。這些直流電流分量的存在會(huì)激發(fā)變壓器鐵心磁通的飽和，進(jìn)而產(chǎn)生各次諧波并注 入交流電網(wǎng)中，大幅抬高電壓總畸變率，引起諧波不穩(wěn)定問題。
[0005] 諧波不穩(wěn)定又稱鐵心飽和諧波不穩(wěn)定，但現(xiàn)有的雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波 不穩(wěn)定的判定方法并沒有加入變壓器鐵心飽和參數(shù)，與理論支撐沒有完全結(jié)合，并且未考 慮雙回直流線路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)的差異，判斷方法有一定的誤差，精確度不是很高。因此進(jìn) 一步研究諧波不穩(wěn)定的判定方法，迫在眉睫。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧 波不穩(wěn)定的判定方法，其特點(diǎn)是采用換流變壓器直流偏磁效應(yīng)的影響，并考慮雙回直流線 路網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋮?shù)的不同，選取雙回直流線路阻抗的矢量值，在此基礎(chǔ)上結(jié)合開關(guān)函數(shù)的調(diào) 制效應(yīng)，由電路原理出發(fā)，提出一種基于交流側(cè)正序二次阻抗和直流側(cè)基頻阻抗判定雙回 并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的方法。
[0007] 本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)
[0008] 雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法包括以下步驟：
[0009] 1)根據(jù)開關(guān)函數(shù)調(diào)制理論，可以得到直流側(cè)電流調(diào)制到交流側(cè)的關(guān)系為：
[0010]
【權(quán)利要求】
1. 一種雙回高壓直流輸電并行系統(tǒng)諧波不穩(wěn)定的判定方法，其特征在于該方法包括以 下步驟： 1) 根據(jù)開關(guān)函數(shù)調(diào)制理論，可以得到直流側(cè)電流調(diào)制到交流側(cè)的關(guān)系為：
(1) 式中，⑴為t時(shí)刻交流側(cè)（n+1)次正序諧波電流，(t)為t時(shí)刻交流側(cè) (n-1)次負(fù)序諧波電流，Idm(t)為t時(shí)刻直流側(cè)η次諧波電流； 交流側(cè)電壓調(diào)制到直流側(cè)的關(guān)系為：
(2) 式中，⑴為t時(shí)刻交流側(cè)（η+1)次正序諧波電壓，⑴為t時(shí)刻交流 偵U(n-l)次負(fù)序諧波電壓，Udm(t)為t時(shí)刻直流側(cè)η次諧波電壓； 2) 諧波不穩(wěn)定一般考慮低次諧波；假設(shè)初始t時(shí)刻，直流線路1中的初始諧波電流為 Idc;1(t)，直流側(cè)諧波電流經(jīng)換流器調(diào)制到交流側(cè)為 ：
(3) 式中，（t)為t時(shí)刻交流側(cè)2次正序諧波電流，^（t)為t時(shí)刻交流側(cè)0次負(fù)序 直流諧波電流，Idc;1(t)為t時(shí)刻直流側(cè)1次諧波電流；根據(jù)電路原理則有：
(4) i中，(t)為t #刻2'流側(cè)2次￠6--?壓，⑴為t '流側(cè)0次夢(mèng)、 序諧波直流電壓，為交流側(cè)2次正序諧波阻抗，為交流系統(tǒng)側(cè)〇次負(fù)序諧波阻抗； 此時(shí)，考慮換流變壓器直流偏磁效應(yīng)，假設(shè)變壓器所產(chǎn)生的二次諧波電流分量和流入 變壓器直流電流之比為k，即使在最惡劣的情況下也是小于1，所以在此考慮最嚴(yán)重情況， 取k = 1，交流側(cè)二次諧波電流、電壓分量表示為： (5) 3) 在t+At時(shí)刻，諧波從直流1變換到交流側(cè)，再?gòu)慕涣鱾?cè)變換回直流1，有：
(6) 式中，Idc；lW(t+At)表示在（t+At)時(shí)刻直流線路1中一次諧波電流值，其中，Idc;1(1) (t+At)下標(biāo)的前一個(gè)1代表一次諧波，后一個(gè)（1)代表直流線路l，Zdcl⑴表示直流線路1 的一次諧波阻抗值，I dc;1(t)表示初始t時(shí)刻，直流線路1中的初始諧波值； 同理，諧波從直流1變換到交流側(cè)，再?gòu)慕涣鱾?cè)變換回直流2,有：
(7) 式中，Idc；2w (t+At)表示在（t+At)時(shí)刻直流線路2中一次諧波電流值，Zdc;2(1)表示直 流線路2的一次諧波阻抗值； 4) 在t+2 △ t時(shí)刻，交流側(cè)諧波為直流1和直流2諧波調(diào)制到交流側(cè)之和；此時(shí)考慮兩 回直流線路之間的電流值不同（幅值、相角差），由于換流器在直流側(cè)表現(xiàn)電壓源，所以其 兩回線路電流的相角差可以由阻抗的矢量形式來表示，同時(shí)考慮鐵心飽和問題，并且根據(jù) 電路原理等效兩回直流的電阻，所以在（t+2At)時(shí)刻諧波從直流側(cè)傳遞到交流側(cè)得到：
(8) 式中，
(9) 式中，仍、％分別代表直流線路1、2的阻抗相位； 5) 在t+3 At時(shí)刻，諧波從交流側(cè)傳遞到直流線路1，此時(shí)諧波電壓為： 則直流線路1諧波電流為： (10) (11) 6)利用t+3 Λ t時(shí)刻和t時(shí)刻的電流之比，得出雙回直流線路諧波不穩(wěn)定的工程判定方 法：
(12)
【文檔編號(hào)】G01R31/08GK104143830SQ201410315798
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年7月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月3日
【發(fā)明者】劉天琪, 丁媛媛, 李興源, 馬靜, 陳實(shí), 王峰, 李保宏, 凡航 申請(qǐng)人:四川大學(xué)
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