HVDC谐波不稳定现象研究

直流输电引起的谐波不稳定是指在换流站附近有扰动时谐波振荡不易衰减甚至放大的现象,它能导致换流站交流母线电压和直流电流严重畸变致使直流系统不能正常运行.本文分析了谐波不稳定现象产生的机理,结合频率扫描法指出CIGRE benchmark模型在模拟谐波不稳定方面的不足,调整参数后成功模拟了谐波不稳定现象的发生.     

±800 kV特高压直流输电系统谐波不稳定研究

分析了谐波不稳定产生的原因及条件,以某±800 kV特高压直流输电实际工程为研究对象,采用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,研究了由换流变压器铁芯饱和引起的谐波不稳定现象及规律。仿真结果表明,系统在单极10%额定功率下运行时,换流变压器铁芯饱和稳定因子为负,此时外界扰动导致换流变压器铁芯严重饱和,系统出现谐波不稳定现象。最后提出了抑制谐波不稳定的措施,仿真分析验证了其有效性。     

Study of harmonic instability for ±800 kV UHVDC system

分析了谐波不稳定产生的原因及条件,以某±800 kV特高压直流输电实际工程为研究对象,采用PSCAD/EMTDC搭建仿真模型,研究了由换流变压器铁芯饱和引起的谐波不稳定现象及规律.仿真结果表明,系统在单极10％额定功率下运行时.换流变压器铁芯饱和稳定因子为负.此时外界扰动导致换流变压器铁芯严重饱和,系统出现谐波不稳定现象.最后提出了抑制谐波不稳定的措施,仿真分析验证了其有效性.     

交直流混联电网谐波不稳定问题及其解决措施

随着可再生能源发电、柔性直流、STATCOM等电力电子新技术的大规模应用,交直流混联电网的谐波问题日益突出,梳理了交直流混联系统谐波不稳定问题的基本概念,重点阐述了互补谐振和铁心饱和不稳定机理,提出了谐波不稳定问题的解决措施。同时,全面调研了国内外谐波不稳定事件,重点研究分析了国内牛从直流、鲁西背靠背直流、永富直流的谐波不稳定的机理和抑制措施。     

德阳换流站谐波稳定性分析

针对直流换流站中换流器的非线性所引发的谐波稳定问题,在根据德阳换流站实际设备情况的基础上建立仿真模型,通过戴维南等值定理等值简化,利用系统短路比的变化对德阳换流站谐波不稳定的主要影响因素进行分析,得出交流侧电压电流二次谐波含量变化对德阳换流站可能存在的谐波不稳定起主导作用的结论.     

高压直流换流变压器暂态铁心饱和不稳定及抑制

高压直流(HVDC)的铁心饱和谐波不稳定按照其激励源可划分为自发铁心饱和谐波不稳定和暂态铁心饱和谐波不稳定两种形式。在分析产生暂态铁心饱和谐波不稳定形成机理的基础上,提出暂态铁心饱和谐波不稳定新抑制措施,即整流侧接入SVC。且以云广特高压孤岛10%功率运行方式,采用PSCAD建立详细的电磁暂态模型,通过时域仿真试验验证了对暂态铁心饱和不稳定形成机理分析的正确性以及所提出整流侧接入SVC抑制暂态铁心饱和不稳定的有效性。     

柔性直流输电系统的谐振问题及主动抑制方法

电网不对称故障会产生电压负序和零序分量,并激发换流变压器注入更大的低次谐波,增大功率器件承受的电气应力,且基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)系统的交流阻抗在变压器特征谐波频段大部分呈容性,使系统在该频段易发生谐振,导致换流站热过载和波形质量问题凸显。因此,讨论换流站交、直流侧谐波相互作用的机理,建立从交流侧看入换流站的正负序交流低频阻抗模型,提出等效增大换流站输出阻抗支路谐波电阻的方法,全面扼制换流站输出阻抗支路谐波电流,且不影响系统基波电阻。利用电力系统仿真软件EMTDC建立了VSC-HVDC模型,对柔性直流输电系统中的谐振问题以及主动抑制方法进行仿真研究。仿真结果表明,所提出控制策略能有效抑制谐振过电压,因此,提高了柔性直流输电系统不对称故障下运行的安全性。     

HVDC系统送端孤岛下谐波不稳定对策探讨

各次谐波能够在换流器交、直流侧来回传递,可能诱发系统的潜在不稳定,造成电流、电压畸变,最终导致HVDC(high voltage direct current)系统运行困难。分析表明一旦系统存在谐波不稳定的风险,就必须提出相应的对策。文中以特高压直流和同塔双回HVDC输电系统为例,建立电磁暂态模型,对可能发生谐波不稳定的运行方式进行了分析探讨,提出采用直流降压运行的策略来缓解低次谐波谐振的程度,并基于滑模变结构控制策略设计了励磁电压附加控制器以抑制谐波进一步放大,从而维持电压的稳定。分析结果表明,这两种对策都能够有效解决谐波不稳定问题。     

多馈入直流输电系统谐波交互影响分析

多馈入直流输电系统中各换流站交流侧谐波存在交互影响现象。分别给出了多馈入直流输电系统中交流侧谐波吸收、谐波放大的定义,描述了其发生现象,提出了基于谐波阻抗分析方法的双馈入直流输电系统谐波交互影响分析模型,揭示了谐波交互影响的机理。以华东电网为例,利用EMTDC电磁暂态仿真软件,建立多馈入直流输电系统模型。通过各条直流输电工程交流滤波器组合投切、交流侧故障的仿真以及实际录波数据分析,验证了谐波交互影响现象和其发生机理,并分析比较了非特征谐波、特征谐波放大倍数的差异。对各换流站交流侧谐波自阻抗进行了扫描分析,结果表明两换流站交流侧等效谐波自阻抗幅值差值较大或相位差值较大是发生明显谐波吸收、放大现象的必要条件。     

换流站联络变充电励磁涌流对哈郑特高压直流运行影响分析

特高压直流工程送端换流站的联络变空载充电时产生的励磁涌流,使得换流站交流母线电压出现畸变,引发谐波进入直流系统。谐波将导致直流电压、电流以及功率波动,尤其是直流电流的谐波严重时,可能导致直流系统谐波保护告警甚至动作,影响特高压直流的安全稳定运行。基于系统实际条件,研究了天山换流站在不同操作方式下对新建750/500 kV联络变充电时的励磁涌流特性,评估了其对±800 kV哈密—郑州特高压直流谐波保护的影响,提出了联络变充电时的安全措施建议。研究成果为确保哈郑特高压直流的安全运行提供了技术依据,并可为其他类似工程提供参考。     

分布式新能源接入电网的谐波热点问题探讨

大规模分布式新能源经变流器接入电网,对电力系统谐波问题的分析研究带来了新的挑战。针对含分布式新能源的电网,准确检测谐波及间谐波,掌握谐波分布特性,定位谐波污染源头,划分谐波污染责任,揭示谐波传播及谐振机理,分析谐波不稳定现象是当前电力系统亟需解决的热点与难点问题。从谐波测量、谐波源定位及责任评估、谐波谐振及其不稳定等方面阐述了分布式新能源接入电网的谐波研究技术热点问题,并提出了未来大规模分布式新能源接入后的新的谐波研究趋势,为分布式新能源接入电网中的谐波问题研究提供了理论参考。     

光伏并网系统的谐波不稳定产生机理及影响规律

针对光伏、风力发电等电压源型逆变器与供电系统交互引起的谐波不稳定问题,采用基于阻抗分析法的输入导纳判据揭示这类谐波不稳定的产生机理及其影响规律。通过建立光伏并网系统等效电压源型逆变器阻抗模型,可从有源阻尼和无源阻尼两个角度分析谐波不稳定现象产生的原因。同时,基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏并网仿真系统,考察关键因素(PI控制参数Kp、总时间延迟Td、无源阻尼Rd、网侧电感Lg)对谐波不稳定的影响规律。仿真结果表明,谐波不稳定现象会在参数所对应的一个阈值范围内发生(该范围下电压源型逆变器阻尼为负),而输入导纳判据可以求解参数不稳定范围,从而判定谐波不稳定现象发生与否,仿真与理论分析相符。     

新能源电网中的谐波问题

谐波源与新能源电网之间的谐波交互作用对电力系统的可靠运行和新能源的消纳存在潜在的威胁。建立谐波源模型和分析谐波交互影响是抑制谐波振荡、提高电网稳定性和电能质量的技术基础。以建模方法原理和谐波交互影响机理为立足点,对新能源电网中的谐波分析与抑制问题进行综述。首先,按照建模方法的不同原理将谐波源建模分为两大类:机理建模和数据驱动建模,并逐一详细介绍不同方法的基本原理、优缺点和适用范围。随后,对新能源电网中的谐波交互影响分析和抑制方法进行讨论。最后,指出谐波分析与抑制技术在今后研究中亟待解决的问题及研究方向。     

高压直流输电系统直流偏磁下的谐波不稳定判据研究

针对交直流互联输电系统的谐波不稳定问题,推导出判断直流系统是否发生铁芯饱和谐波不稳定的工程判据。该判据从直流输电谐波不稳定机理出发,计及直流偏磁铁芯饱和的影响,利用换流变直流偏磁产生的正序二次谐波幅度高于其他各次谐波的特点,整体考虑二次谐波通过换流器在交流系统和直流系统之间来回传递的全过程。算例分析建立了电磁暂态模型,通过PSCAD/EMTDC进行仿真,所得电磁暂态故障仿真的结果与基于新判据的频率扫描结果一致,验证了工程判据的正确性与适用性。     

基于特征值方法的高压直流输电中谐波不稳定分析

高压直流输电中交直流侧谐波通过换流器开关作用使各自的频率阻抗特性发生改变,使得直接用频域分析变得不够准确,简要介绍了谐波不稳定的产生机理;主要通过分析二次谐波引起的不稳定,根据其谐波在换流器与等值系统中传递时引起的相互转变而得到的关联矩阵,用MATLAB编辑器求其特征值,提出一种基于此特征值性质的判断谐波不稳定的新方法;采用PSCAD/EMTDC自建电磁暂态仿真模型,对自发式谐波不稳定进行了仿真研究,验证了该新方法的正确性。     

多谐波源定位及谐波责任量化区分方法综述

谐波源的准确辨识对推动谐波奖惩机制的有效实施和谐波治理具有重要的意义。随着电网中多谐波源共存的情况日益普遍,一次针对单个谐波源进行辨识的研究思路已不再适用。为此,从多谐波源定位和谐波责任量化区分2个方面入手,对国内外的研究现状进行了归纳与总结。首先,介绍了谐波状态估计的数学模型以及应用该理论进行多谐波源定位的基本原理和具体方法,并指出这些方法存在的局限性;其次,在定义谐波责任指标的基础上,分2类研究场景梳理了多谐波源谐波责任的量化区分方法,并对相关研究的共性问题进行了分析;然后,结合电力电子化配电网中谐波呈现的动态时变特征,阐述了解决上述问题的最新研究进展;最后,提出该领域目前所面临的挑战,对未来需要深入探究的方向做出了展望。     

风电场汇流站SVG并联系统谐波环流机理及其负面影响分析

针对风电场汇流站并联静止无功发生器(SVG)可能发生机间谐波环流的问题,以级联型H桥SVG并联系统为研究对象,依托系统等效电路分析机间谐波环流发生机理,并推导谐波环流解析式。基于单极倍频载波移相调制原理分析谐波环流与低频扰动产生之间的内在联系,利用离散迭代映射方程研究谐波环流幅度与H桥SVG直流电压分岔的因果关系;通过建立控制系统传递函数模型,研究谐波环流对系统直流电压稳定性造成的不利影响,指出级联型H桥拓扑结构可能增加机间谐波环流发生的风险,而谐波环流是导致直流电压失稳的主要原因。通过仿真验证了所提谐波环流及其负面影响理论分析方法的正确性。     

云广特高压直流输电系统中换流变压器铁心饱和不稳定分析

高压直流换流器和换流变压器的饱和特性之间的相互作用可以导致换流变压器铁心饱和不稳定现象的发生。文章研究了变压器铁心饱和不稳定的产生机理,给出了饱和稳定因子(saturation stability factor,SSF)的定义,提出了采用仿真方法求取换流器两侧谐波关系的矩阵参数和SSF。基于南方电网2010年数据,采用PSCAD/EMTDC对云广±800 kV特高压直流输电系统建立了详细的电磁暂态仿真模型,对三相接地故障激发的铁心饱和不稳定现象进行了仿真研究,验证了SSF判断法的有效性。     

新能源接入背景下的谐波源建模方法综述

大量接入可再生能源和逐步采用交直流混合网络已经成为现代电力系统的两大特征,随之而来的电网谐波问题日益突出。在此背景下,谐波源建模方法、谐波溯源方法以及谐波治理方法这三个难点问题越来越受到学术界和工业界的高度关注。综述了目前常见的谐波源建模方法,为电网谐波领域的理论研究和实践提供参考。从谐波源的机理性建模和数据驱动建模两个角度,对目前常见的谐波源时域建模方法和频域建模方法进行了梳理、分析和比较,归纳了各种建模方法的优势和不足,论述了各类谐波源建模方法的适用场景。其中,重点阐述了机理性建模方法和数据驱动建模方法存在的问题,并针对每个问题提出了对应的解决思路。最后,对常见谐波源建模方法的特点进行了归纳总结,对新能源接入背景下谐波源建模技术的发展方向进行了展望。     

电力系统电压稳定性及其无功功率控制策略研究

阐述了电压稳定性的定义、本质、研究方向和相关理论,以及无功功率控制策略在电压稳定性方面的研究现状;介绍了近年来国内外电压稳定性机理、研究方法及无功功率控制策略方面的成果;分析在各种不正常运行状态中影响电压稳定性的因素,包括电压稳定负荷裕度、电力系统中可能引发电压失稳的薄弱节点或薄弱区域,研究用于防止系统电压失稳的控制策略及电力系统优化理论。