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，其特點是本發(fā)明結合變壓器的直流偏磁效應，將直流偏磁系數(shù)帶入了推導過程，省去了交流側的負序阻抗參數(shù)，考慮雙回直流線路阻抗的大小和相位差異，只采用交流側正序二次阻抗和直流側基頻阻抗來判定系統(tǒng)是否會發(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
【技術領域】
[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)明是采用交流側正序二次阻抗和直流側基頻阻抗，并結合開關函數(shù)理論、諧波不穩(wěn)定 機理來判定雙回并行高壓直流輸電系統(tǒng)是否會發(fā)生諧波不穩(wěn)定，屬于電氣信息領域。
【背景技術】
[0002] 我國地理跨度大，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)技術的成功應用之一就是遠距離大容量輸電。
[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時， 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重畸變。諧波不穩(wěn)定 發(fā)生時，諧波電流將會放大幾倍甚至幾十倍，這樣對電力系統(tǒng)的危害是極其嚴重的。特別是 對換流變壓器、電抗器、電容器等元件造成很大威脅。諧波電流過大會造成電壓的畸變，而 電壓畸變嚴重會引起換相失敗，使直流輸電系統(tǒng)運行困難甚至閉鎖。嚴重情況下，直流輸電 系統(tǒng)的崩潰可能會造成交流系統(tǒng)的崩潰。
[0004] 到目前為止，已發(fā)現(xiàn)有四個系統(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)報道，在天廣直流、貴廣直流以及三廣直流電線路調試和運行時，均出 現(xiàn)過輸電線路周圍部分500kV和220kV變壓器的中性點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激發(fā)變壓器鐵心磁通的飽和，進而產(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合，并且未考 慮雙回直流線路網(wǎng)絡拓撲參數(shù)的差異，判斷方法有一定的誤差，精確度不是很高。因此進 一步研究諧波不穩(wěn)定的判定方法，迫在眉睫。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術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，其特點是采用換流變壓器直流偏磁效應的影響，并考慮雙回直流線 路網(wǎng)絡拓撲參數(shù)的不同，選取雙回直流線路阻抗的矢量值，在此基礎上結合開關函數(shù)的調 制效應，由電路原理出發(fā)，提出一種基于交流側正序二次阻抗和直流側基頻阻抗判定雙回 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措施實現(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)開關函數(shù)調制理論，可以得到直流側電流調制到交流側的關系為：
[0010]
【權利要求】
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)開關函數(shù)調制理論，可以得到直流側電流調制到交流側的關系為：
(1) 式中，⑴為t時刻交流側（n+1)次正序諧波電流，(t)為t時刻交流側 (n-1)次負序諧波電流，Idm(t)為t時刻直流側η次諧波電流； 交流側電壓調制到直流側的關系為：
(2) 式中，⑴為t時刻交流側（η+1)次正序諧波電壓，⑴為t時刻交流 偵U(n-l)次負序諧波電壓，Udm(t)為t時刻直流側η次諧波電壓； 2) 諧波不穩(wěn)定一般考慮低次諧波；假設初始t時刻，直流線路1中的初始諧波電流為 Idc;1(t)，直流側諧波電流經(jīng)換流器調制到交流側為 ：
(3) 式中，（t)為t時刻交流側2次正序諧波電流，^（t)為t時刻交流側0次負序 直流諧波電流，Idc;1(t)為t時刻直流側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2次￠6--?壓，⑴為t '流側0次夢、 序諧波直流電壓，為交流側2次正序諧波阻抗，為交流系統(tǒng)側〇次負序諧波阻抗； 此時，考慮換流變壓器直流偏磁效應，假設變壓器所產(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，所以在此考慮最嚴重情況， 取k = 1，交流側二次諧波電流、電壓分量表示為： (5) 3) 在t+At時刻，諧波從直流1變換到交流側，再從交流側變換回直流1，有：
(6) 式中，Idc；lW(t+At)表示在（t+At)時刻直流線路1中一次諧波電流值，其中，Idc;1(1) (t+At)下標的前一個1代表一次諧波，后一個（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，再從交流側變換回直流2,有：
(7) 式中，Idc；2w (t+At)表示在（t+At)時刻直流線路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時刻，交流側諧波為直流1和直流2諧波調制到交流側之和；此時考慮兩 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)時刻諧波從直流側傳遞到交流側得到：
(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時刻，諧波從交流側傳遞到直流線路1，此時諧波電壓為： 則直流線路1諧波電流為： (10) (11) 6)利用t+3 Λ t時刻和t時刻的電流之比，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】G01R31/08GK104143830SQ201410315798
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2014年7月3日
【發(fā)明者】劉天琪, 丁媛媛, 李興源, 馬靜, 陳實, 王峰, 李保宏, 凡航 申請人:四川大學