一種雙回并行高壓直流輸電系統諧波不穩定的判定方法
【專利摘要】本發明公開了一種雙回并行高壓直流輸電系統諧波不穩定的判定方法，其特點是本發明結合變壓器的直流偏磁效應，將直流偏磁系數帶入了推導過程，省去了交流側的負序阻抗參數，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是否會發生諧波不穩定，提出了新的判定并行雙回高壓直流輸電系統是否會發生諧波不穩定的方法。
【專利說明】一種雙回并行高壓直流輸電系統諧波不穩定的判定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種雙回并行高壓直流輸電系統諧波不穩定的判定方法，具體地說， 本發明是采用交流側正序二次阻抗和直流側基頻阻抗，并結合開關函數理論、諧波不穩定 機理來判定雙回并行高壓直流輸電系統是否會發生諧波不穩定，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，而能量消耗 又集中在東部地區，所以需要大規模的電網進行電能的傳輸。傳統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的投入，其伴隨而來的問題也越來越多，其中， 諧波不穩定問題也越來越突出。直流輸電引起的諧波不穩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象，主要表現為換流站交流母線電壓嚴重畸變。諧波不穩定 發生時，諧波電流將會放大幾倍甚至幾十倍，這樣對電力系統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，使直流輸電系統運行困難甚至閉鎖。嚴重情況下，直流輸電 系統的崩潰可能會造成交流系統的崩潰。
[0004] 到目前為止，已發現有四個系統發生過這種類型的不穩定，分別是Kristiansand， Nelson River，New England 和 Chateauguay 直流系統。實際上，Nelson River HVDC 系統 和位于挪威和芬蘭之間的Kristiansand HVDC系統都是由于在直流側存在基頻串聯諧振而 引起的諧波不穩定；Chateauguay背靠背直流系統是由于在交流系統發生二次諧波諧振而 激發諧波不穩定。據報道，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變壓器鐵心磁通的飽和，進而產生各次諧波并注 入交流電網中，大幅抬高電壓總畸變率，引起諧波不穩定問題。
[0005] 諧波不穩定又稱鐵心飽和諧波不穩定，但現有的雙回并行高壓直流輸電系統諧波 不穩定的判定方法并沒有加入變壓器鐵心飽和參數，與理論支撐沒有完全結合，并且未考 慮雙回直流線路網絡拓撲參數的差異，判斷方法有一定的誤差，精確度不是很高。因此進 一步研究諧波不穩定的判定方法，迫在眉睫。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的是針對現有技術的不足而提供一種雙回并行高壓直流輸電系統諧 波不穩定的判定方法，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 路網絡拓撲參數的不同，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的調 制效應，由電路原理出發，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諧波不穩定的方法。
[0007] 本發明的目的由以下技術措施實現
[0008] 雙回并行高壓直流輸電系統諧波不穩定的判定方法包括以下步驟：
[0009] 1)根據開關函數調制理論，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諧波不穩定的判定方法，其特征在于該方法包括以 下步驟： 1) 根據開關函數調制理論，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 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 優先權日:2014年7月3日
【發明者】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
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