空充变压器时直流线路沿线50 Hz分量分布的定量计算研究

空充变压器可能在邻近运行直流线路上产生电压和电流的50 Hz分量,存在引发50 Hz保护动作而导致直流降功率的风险。针对空充变压器时直流线路沿线50 Hz分量的分布展开研究,为进一步制定合理的应对措施提供指导。分析了运行直流线路产生50 Hz分量的机理,并提出基于测试信号法的直流线路入口端谐波阻抗计算方法。在此基础上,研究了在不同运行方式下,空充变压器时运行直流线路沿线50 Hz分量的定量计算方法。以牛从直流的PSCAD/EMTDC仿真模型为例,利用上述方法进行计算,并将计算结果与仿真结果进行对比。分析结果表明,二者具有较好的一致性,这验证了所提定量计算方法的准确性和有效性。     

基于分布参数的直流线路谐波电流放大特性

针对双极高压直流线路中存在的谐波电流放大问题,在分析线路分布参数的基础上,提出了一种直流线路谐波电流传递系数的定量计算方法,可用于评估谐波电流的放大水平。首先,从多导体线路的耦合关系及双极线路结构出发,建立了架空线路的谐波阻抗模型;其次,推导了线路谐波电流传递的解析式,并据此深入分析了谐波传递放大的主要影响因素;然后,基于均匀传输线的波过程,揭示了谐波电流的传递规律;最后,结合某直流输电工程的技术参数,在采用非均匀线路送电的三端运行方式下,在PSCAD仿真平台中验证了所提出的线路谐波电流计算方法的准确性。     

一种基于三端直流输电系统的架空线路谐波电流计算方法

针对三端直流输电系统可能出现的架空输电线路谐波电流放大问题,对不同运行方式下的双极线路谐波电流开展研究。基于波阻抗理论,将对称运行的直流线路简化为对称分量回路,并求取单位长度参数;分析了均一线路谐波电流的计算方法;在此基础上结合波的折反射原理,提出了一种计算混合线路谐波电流的方法。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建相应的直流线路模型进行仿真,并与理论计算结果对比,表明该计算方法在求取三端直流输电系统不同运行方式下的线路谐波电流方面具有较高的准确性。     

?1100kV特高压直流输电工程直流系统谐振特性与抑制措施

针对±1 100 k V特高压直流输电系统的直流侧谐波阻抗特性开展了相关研究,在分析直流线路Bergeron模型分布参数特性的基础上,用集总参数的长线路π型链式结构进行了等值与解析,并通过仿真比较,验证了EMTDC程序自带线路模型的准确性;基于线路模型建立包括换流器、平抗、中性点对地电容等直流设备以及交流系统阻抗、交流滤波器在内的直流谐振特性仿真模型,分析了各设备元件的参数取值以及交流侧条件改变对系统谐振点分布的影响;最后基于该阻抗模型,合理选择谐波源的不同位置,研究了加装基频阻波器和二次直流滤波器以后对直流侧50 Hz与100 Hz串联谐振的规避和抑制作用。     

励磁涌流下直流50 Hz谐波运行特性分析及应用

近几年南方电网发生了多起因换流变压器空投而导致的直流50 Hz保护误动事件。针对这个问题,分析励磁涌流下直流中50Hz谐波运行特性的基础上,结合影响规律提出了换流变空投前的交流系统强度边界及直流功率边界。先是分析了不同谐波源下直流50 Hz谐波特征,全面梳理了影响换流变涌流谐波的产生和传递的因素;基于PSCAD/EMTDC仿真平台,结合实际直流具体研究了关键因素剩磁、合闸角、交流系统强度以及直流功率对涌流谐波产生的影响,以换流变合闸涌流为谐波源分析了直流功率、直流运行方式、线路长度对直流中50 Hz谐波传递特性的影响;最后结合各因素的影响规律,在换流变涌流最严重时,分析得到不使直流逆变侧50 Hz保护误动的交流系统强度边界及直流功率边界,为实际工程换流变空投前的系统条件提供参考。     

基于波参数的直流线路谐波阻抗解析方法

为深入研究直流线路的谐振特性,提出一种长线路模型的解析方法,并依托某在运±800 k V特高压直流输电工程进行了理论计算与仿真分析的对比研究。首先,推导出线路单位长度等效参数,并引入波参数对直流线路四端口网络进行求解,计算出各频率点的等值阻抗;其次,通过将EMTDC程序中的相域频变线路模型与计算结果进行对比分析,验证了仿真模型与所提解析方法的正确性与精度;最后,对直流系统200 Hz频段以内进行阻抗解析,并仿真分析了直流线路在各类典型故障下的过电压与过电流。结果表明:系统在50 Hz与100 Hz附近存在谐振风险,需要采取一定的谐振抑制措施。     

换流站特征谐波电流时域分段快速算法

为给直流输电工程中交流滤波器设计提供谐波电流源,提出了交流侧特征谐波电流时域分段算法。该算法可以综合考虑实际HVDC工程中直流侧平波电抗器、直流滤波器、线路及对侧换流器,且分段考虑换相和非换相期间,因而能够充分计及直流线路侧纹波对交流侧特征谐波电流的影响,结果适用于不同负荷水平下的特征谐波电流计算,同时避免了迭代,计算速度快。对一个实际HVDC工程用该方法计算并与PSCAD/EMTDC时域仿真结果比较,表明该算法具有很高的准确性,运算效率高,能够很好地满足实际工程设计要求。     

青藏直流联网工程直流谐波保护研究

介绍了青藏直流联网工程试运行期间发生的两次直流闭锁故障,分析了事故原因,并说明了相应的直流谐波保护修改措施。在此基础上介绍了换流器直流侧低次非特征谐波产生的机理以及直流谐波保护的逻辑原理。通过PSCAD/EMTDC软件对各类可能在直流线路中产生低次谐波的故障进行仿真,明确了各类故障在直流线路上产生谐波的次数以及含有率。最后提出:在原有谐波保护改进的基础上,令青藏直流新增的150Hz谐波保护,作为阀短路保护的后备保护。仿真证明此措施提高了工程的稳定性,也拓展了150Hz保护这一新型保护的适用范围。     

送端励磁涌流对溪洛渡直流50Hz保护的影响

针对溪洛渡高压直流输电工程,研究了送端换流站近区投入大型变压器时的励磁涌流对直流50 Hz保护的影响。在理论分析和仿真计算的基础上,分析了影响直流电流50 Hz分量的因素及调试过程中50 Hz保护动作的原因,得出了以下结论：逆变侧直流电流50 Hz分量有效值与送端交流电压2次谐波含量呈线性关系,与直流功率、故障发生的时刻基本没有关系;直流双极运行和单极金属方式运行时,直流线路对直流电流50 Hz分量有放大作用。为了避免送端励磁涌流触发50 Hz保护动作闭锁直流,提出了取消该保护的降功率段并将动作段延时改为3s的改进措施。     

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。     

高压直流输电系统基频保护分析

对于远距离、大容量、交直流并联运行电网,交直流控制保护的配合对电网的安全稳定有着重要的影响。直流基频和二次谐波保护是交直流系统间相互配合的基本保护功能。利用EMTDC仿真软件和实时数字仿真(RTDS)对交直流混合运行电网中直流系统50 Hz和100 Hz保护整定原则进行了深入研究,提出了与交流系统故障清除时间和直流主设备承受能力相配合的100 Hz保护整定原则。     

向家坝-上海±800kV特高压直流示范工程直流低频谐振的研究

仿真计算了向家坝—上海±800 kV特高压直流示范工程直流系统谐波阻抗特性,以及各种工况下系统中主要元件的电压和电流水平,指出该工程在50 Hz和100 Hz附近可能发生串联谐振。根据以往的直流工程经验和电工基本原理,提出在直流系统中配置并联滤波器或串联滤波器可有效抑制直流系统低频谐振,并对这2种方案的特点进行了分析比较,最终形成了抑制直流系统低频谐振的推荐方案。     

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。     

高电缆化率对直流受端输电网谐波传递特性的影响

电缆线路占比增加将使直流受端输电网谐波传递特性发生改变。首先提出了电缆化率的概念,并推导出准确计及电缆化率的输电线路谐波模型,继而建立了计及电缆化率的交直流谐波经直流逆变站出线传递的谐波电压传递系数模型。最后,以上海宜华直流输电工程为例详细分析了在不同直流逆变站出线方式下电缆化率对直流受端输电网谐波相互传递特性的影响。研究结果表明：直流系统与受端输电网谐波相互传递特性受直流逆变站出线方式、线路参数、电缆化率及谐波频次制约;电缆化率增加会引起谐振频率左移,高频段谐波偏移程度更显著;所推导模型可根据线路实际参数、电缆化率定量分析谐波放大程度,作为未来受端输电网电缆线路规划及建设的重要依据。     

模块化多电平换流器的主动谐波谐振抑制策略

联接云南电网与南方电网主网的鲁西背靠背直流异步联网工程异步联网工程投产初期,广西侧送出交流线路受故障影响仅剩一回,随后广西侧母线电压和输出电流中出现了频率为1 270 Hz的谐波分量,引起柔性直流单元换流变压器分接开关频繁动作,最终导致柔性直流单元跳闸。首先,从鲁西背靠背直流异步联网工程高频谐振事件入手,分析大容量模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)与交流系统的谐振机理;接着,给出了MMC谐波阻抗的计算方法,利用阻抗分析法分析了高频谐振的条件,并提出MMC的控制结构改进方法,有效抑制了其输出电流的高频谐波分量;最后,通过PSCAD/EMTDC仿真对谐振事故现象进行了复现,证明了所提抑制策略可以实现对高频谐波谐振的有效抑制。     

考虑两端换流器影响的直流输电系统谐波不稳定风险评估

在高压直流输电系统中,当直流系统与弱交流系统相连时,会存在谐波不稳定风险。针对单极12脉动换流器,基于换流器开关函数调制理论,提出在换流变压器铁芯饱和情况下,考虑两端换流器影响的高压直流输电系统谐波不稳定风险评估方法。该评估方法计及了换流器换相过程的换相角、两端交流系统与直流系统间的相互影响。在计算直流系统等值谐波阻抗时,计及了两端换流器的换相阻抗。建立验证模型,在不同的网络参数下利用已有判据和所提判据分别进行判断,并都与时域仿真结果相对比,对比结果验证了所提评估方法的准确性与优越性。仿真结果进一步表明,系统谐波阻抗值、换相角、铁芯饱和程度等均会对系统的谐波不稳定造成影响。