特高压直流输电直流侧谐波电压测量系统

高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量对于直流侧滤波器的设计和继电保护设备的配置具有重要意义。为此,文中以±1 100 kV直流输电系统为例,在分析其直流侧谐波电压的产生原因和谐波的特性的基础之上,研究了特高压直流输电系统直流侧谐波电压的测量方法,构建了一套直流侧谐波电压测量系统。同时,在实验室条件下,搭建了该测量系统的测试平台,对它的测量准确度和频率特性进行了验证,并研究了一套完整的数据处理算法。测试结果表明,配合该数据处理算法,直流侧谐波电压测量系统可以对50~1 200 Hz频率范围内的谐波进行准确测量,幅值误差低于0.5%,相位误差低于0.5°,并具有适应电网频率波动的能力。     

特高压直流干式平波电抗器多谐波特征参量测试技术及应用

特高压直流(UHVDC)干式平波电抗器的谐波特征参量直接影响着它的安全稳定运行。为准确测量平波电抗器各次谐波特征参量,从而评估它的性能,通过理论及仿真分析,验证了小电流下的等效测量原理并获得了平波电抗器在双12脉动换流工况下的谐波电流频谱;提出了多谐波特征参量测量系统,并开展了±800 k V特高压平波电抗器特征参量的实测研究。结果表明:电压和电流准确度为0.03%、功率因数角准确度为0.05%时,在95%置信水平下谐波电抗测量不确定度为0.11%,提出的系统能够准备测量平波电抗器特征参量。研究结果可为特高压直流平波电抗器产品设计、性能考核和评估提供方法和指导依据。     

基于测试信号法的HVDC谐波阻抗扫描方法研究

谐波阻抗扫描是高压直流输电(HVDC)中谐波谐振分析、交流或直流滤波器设计等工作的重要手段。采用电路叠加定理说明了适用于HVDC谐波阻抗扫描的测试信号法。基于测试信号法基本原理及其在HVDC应用研究中的进展,提出测试信号法应用于HVDC谐波阻抗扫描的谐波源幅值选择方法和用于减小谐波源初相位影响的改进扫描方法。最后,以CIGRE First Benchmark模型为例,在PSCAD/EMTDC仿真平台上定量分析了谐波源幅值、谐波源初相位对谐波阻抗扫描的影响,以验证所提出的方法可用于进一步提高HVDC谐波阻抗扫描结果的可靠性,为实际直流输电工程设计提供参考。     

云贵互联工程高坡换流站直流滤波器改造研究

直流滤波器是抑制HVDC直流侧谐波最典型、最有效、应用最广的设施.云贵互联工程改建后原系统直流侧谐波、系统参数等将发生变化,其中高坡换流站直流滤波器的变化和影响最显著.根据云贵互联工程运行工况和相关设备定值提出高坡换流站直流滤波器改造方案,并基于阻抗频率特性和等效干扰电流对直流滤波器性能进行分析,综合技术、经济因素探索HVDC两端改三端工程直流滤波器最优改造方式.     

用于HVDC极线电流测量的光纤电流传感器

高压直流输电系统极线线路上的直流电流是高压直流输电系统运行、控制过程中的重要技术参数。由于直流线路中换流装置产生的叠加在直流线路上的谐波电流会干扰邻近的通信线路,这就要求电流传感器能提供准确的谐波电流信号给有源滤波器以有效地抑制谐波电流。基于此,研制了一种适用于高压环境下的光纤电流传感器,直流测量准确可靠,响应快速,谐波测量频带范围宽广,准确度高;介绍了光纤电流测量系统的原理、结构以及设计中采用的关键技术。     

地磁感应电流在直流输电系统引发的谐波不稳定分析

高压直流(HVDC)输电换流器两侧的谐波阻抗对确定地磁感应电流(GIC)引发的谐波有重要意义。对比了有外部激发和无外部激发2种情况下HVDC换流变的直流偏磁机理,并根据三端口网络模型计算、等效出的谐波阻抗,研究了在GIC作用下换流变偏磁后的谐波水平。PSCAD/EMTDC仿真表明,GIC激发的谐波取决于系统的谐波阻抗。当直流输电系统对某次谐波存在谐振点或呈现高阻抗时,可导致系统谐波明显放大,严重时会引起直流输电工程闭锁。     

谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败研究

换相失败是高压直流输电(HVDC)最为常见的故障之一,而我国特高压直流在控保系统内设置了连续换相失败启动直流主动闭锁的逻辑,连续换相失败及其可能造成的直流闭锁对电网的安全稳定运行造成了一定威胁。国内外关于抑制连续换相失败的研究已经取得部分研究成果,但就谐波对HVDC连续换相失败的影响研究方面还有待进一步深入。文中从HVDC换相过程出发,通过换相电压-时间面积分析法,推导出直流输电附加控制回路的各次谐波控制参数,并考虑低压限流控制对直流输电换相失败恢复过程的影响,提出一种谐波附加控制抑制直流输电连续换相失败的方法。最后,基于CIGRE HVDC标准测试模型,利用PSCAD/EMTDC对所提控制方法有效性进行了仿真验证。     

关于交、直流输电系统相互影响的两个基本问题

针对三峡等水电远距离HVDC送电至东部电网的共同特点,认为在交、直流系统无功交换控制原则上,应在保证谐波要求前提下,尽量利用邻近电站的无功及电压调节能力;特别要防止直流小负荷时加大α吸收滤波器过剩无功,造成直流系统电磁环境严重恶化。讨论了利用HVDC调制改善交流系统性能的前提、适用范围及交流系统强弱对HVDC选择基本调节方式的影响。     

基于空心线圈的HVDC谐波电流测量及性能分析

高压直流输电中,换流装置将产生直流谐波从而造成危害.直流谐波电流的测量能实现有效的监控,并对谐波的抑制提供有效的前提保证.空心线圈测量直流谐波电流,其感应信号只与被测电流中的谐波分量有关,而与直流分量无关,解决了传统谐波电流互感器工作点与直流分量大小有关的难题.针对直流谐波电流测量幅值小、频带宽的特点及误差要求,分析了传感器及测量电路的灵敏度、误差和频率等性能.试验证明:合理地设计空心线圈与测量电路,可达到0.5%的测量准确度;结合光纤传输,现已实现120 kV高压直流谐波电流的测量,并通过了型式试验及电磁兼容试验.     

高压直流输电系统的谐波分析方法综述

分析了用于高电压直流输电(HVDC)系统谐波分析的比较典型和有效的若干方法,如统一基波和特征谐波潮流算法、调制理论、谐波域分析法等,总结了它们的基本原理、实现算法、应用范围及各自的特点,指出了对换流器建模时需要注意的特殊问题,介绍了HVDC系统多谐波源谐波分析的调制迭代谐波分析法及周期时间序列分析法,并对HVDC系统谐波分析以后的发展方向作出展望。     

DC Side Harmonic Measurement of ±500kV Converter Station

Abstract

There are various nonlinear components in the HVDC transmission system to cause harmonic generation and the converter station is the main harmonic source of the HVDC transmission system. Harmonics have varying degrees of impact and hazards on various electrical equipment, power lines and communication systems. Therefore, a reasonable analysis of the harmonic characteristics of the converter station is of great significance for the research and development of HVDC transmission technology. In this paper, the ±500kV converter station in Yunnan is taken as the research object. The Fourier analysis method is used to analyze the DC side harmonics of the converter station. And the Narda electric field measuring instrument is used for harmonic measurement. Proposing the suppression method of each harmonic is based on the DC side harmonic measurement results. 12/24/36 three-tuned filter are used to filter out characteristic harmonics. It has the advantages of small installation capacity and low fundamental wave loss while ensuring the filtering effect. And using the single-tuned filter to filter 2/3/6/11 harmonic orders unless the characteristic harmonics which structure is simple.     

新型换流变压器配套滤波装置的优化设计

传统的高压直流输电(high voltage direct current，HVDC)系统一般在换流站交流网侧布置滤波兼无功补偿装置，谐波与无功功率通过换流变压器回馈网侧时会对变压器产生不良的影响。作者基于自耦补偿与谐波屏蔽的换流变压器，针对某实际的HVDC模拟系统，提出了与该变压器配套的滤波装置的接线方案，并将外罚函数法和遗传算法相结合，对上述滤波装置进行优化设计，建立了以初期投资最小为优化目标、满足系统无功需求的滤波器优化配置的数学模型。算例计算和仿真结果表明了上述优化模型及其滤波方式的正确性和有效性。     

近似逆系统方法应用于HVDC的有源直流滤波器

谐波治理是高压直流(HVDC)输电的关键技术之一。文中分析了应用在HVDC直流侧的有源直流滤波器的工作原理，从跟踪控制的角度出发，选取谐波源电流作为检测对象，把补偿电流作为反馈信号，构建了基于近似逆系统控制的复合控制；在控制器实现中，提出了以滤波器组构建近似逆系统的方法。PSCAD仿真和样机实验结果验证，因避开了弱信号提取问题，加之近似逆系统控制的快速稳定性，有源直流滤波器系统稳定、滤波效果优良，为下一步工业实施奠定了基础。     

交直流混联输电系统多谐波源的分析方法研究

研究了交直流混合输电系统的多谐波源的分析方法。通过比较现有高压直流系统谐波分析方法．提出了一种适用于交直流混联输电系统多谐波源的新方法调制迭代谐波分析法（MIHA）。该方法将调制理论和迭代谐波分析法（IHA）相结合．不仅合理模拟换流站的非线性行为．解决了交直流系统的接口问题．同时通过迭代使谐波计算更准确。     

并联型直流有源电力滤波器的控制系统设计

并联型直流有源电力滤波器可以有效抑制高压直流输电线路谐波,但该滤波器对其控制系统的性能要求也较高。文中采用输电电流高增益反馈控制方法作为控制策略,并依此方法确定了各项设计参数。同时,针对该控制方法的要求基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)设计了一套控制器装置。该装置通过锁相环实现了同步采样和控制。该方法既提高了谐波检测准确度,又能使数字滤波处理的通带频率自动跟踪系统频率变化。该装置实现了一种具有较小相移的脉宽调制模块,保证了谐波抑制性能和滤波系统的稳定。基于该控制系统的样机实验获得了良好的谐波抑制效果。     

Feasibility study of AC- and DC-side active filters for HVDCconverter terminals

The authors evaluate the technical and economic feasibility for active filtering of DC-side voltage harmonics and the AC-side current harmonics produced by a HVDC (high voltage direct current) converter. The following designs for the active filter concepts are compared with the existing AC-side and DC-side passive filters used at the Dickinson terminal of the CU HVDC transmission line project: the DC-side active filter consisting of a capacitor coupled current injection source to neutralize the 12th, 24th, and the 36th harmonics actively and the AC-side active filter designed to provide the same fundamental frequency-reactive VARs as the existing passive filters. Controlled currents are injected to filter the 11th and the 13th harmonic current actively. A cost comparison is made between these active filter designs and the cost of the existing passive filter supplied by the United Power Association     

混合级联直流输电系统主动谐波补偿控制

为提升混合级联直流输电系统接入点的电能质量,减少工程占地与造价,提出了一种基于模块化多电平换流器的主动谐波补偿方法.首先,介绍了混合级联直流输电系统的拓扑结构和谐波特征,其中高压阀组采用电网换相换流器,低压阀组则采用模块化多电平换流器.然后,介绍了系统的谐波等值电路与主动谐波补偿控制策略,通过模块化多电平换流器对电网换相换流器的谐波进行补偿,并分析了主动谐波补偿对模块化多电平换流器稳态运行的影响.最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了混合级联直流输电系统的仿真模型,验证了主动谐波补偿控制策略在系统稳态运行、功率变化和计及延时工况下的有效性.     

Accurate tracking of harmonic signals in VSC-HVDC systems using PSO based unscented transformation

This paper presents the estimation of harmonics in a voltage source converter based HVDC (VSC-HVDC) system for designing AC side filters. The extended Kalman filter (EKF) is well known for estimating amplitude, phase, frequency, and harmonic content of a signal corrupted with noise. However, the EKF algorithm suffers from instability due to linearization and costly calculation of Jacobian matrices, and its performance deteriorates when the signal model is highly nonlinear. This paper, therefore, proposes an unscented Kalman filter (UKF) to overcome these difficulties of linearization and derivative calculations for robust tracking of harmonics in VSC-HVDC system. The model and measurement error covariance matrices Q and R along with the UKF parameters are selected using a modified particle swarm optimization (PSO) algorithm. To circumvent the problem of premature convergence and local minima, a dynamically varying inertia weight based on the variance of the population fitness is used. This results in a better local and global searching ability of the particles, which improves the convergence of the velocity and better accuracy of the UKF parameters. Various simulation results for harmonic signals corrupted with noise obtained from VSC-HVDC system reveal significant improvement in noise rejection and speed of convergence and accuracy.     

谐波电压造成直流输电换相失败风险评估

换相失败是高压直流输电(high voltage direct current transmission,HVDC)运行中最常见的故障之一。国内外关于HVDC换相失败的研究已经取得了一些成果,但在谐波对HVDC换相失败的影响研究方面还有待进一步深入。文中从直流输电换相物理过程出发,基于换相电压—时间面积分析推导得出谐波影响因子,然后将谐波影响因子和换相电压—时间面积裕度相结合,定量分析谐波对HVDC换相过程的影响,并给出引起换相失败的谐波电压值理论计算方法;最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台对文中所提评估指标进行了仿真验证。