[发明专利]直流送、受端弱系统谐波不稳定评估方法

说明书

本发明公开一种直流送、受端弱系统谐波不稳定评估方法，首先计算换流器交流侧电流和直流偏磁产生的正序二次谐波电流，再计算直流偏磁产生的正序二次谐波电流与换流器调制产生的二次谐波电流之和，然后计算从换流变压器阀侧向交流系统看入的二次谐波阻抗，进而端口阻抗网络中送端换流站出口谐波电压，最后根据交、直流谐波等值阻抗相角差的值，判断系统是否发生谐波不稳定现象。本发明基于奈奎斯特稳定判据，针对换流变压器直流偏磁作用，考虑交、直流系统等值谐波阻抗，提出的判断直流送、受端弱系统发生谐波不稳定的方法，考虑的因素与实际应用中的情况比较吻合，因此能够得出更为准确的分析结果。

技术领域

本发明涉及高压直流输电谐波分析技术领域，具体为一种直流送、受端弱系统谐波不稳定评估方法。

背景技术

随着中国高压直流输电技术的发展，中国已经成为世界上直流输电线路最多、输电电压等级最高、输送容量最大的国家。与传统的高压交流输电技术相比，直流输电具有异步联网、传输容量大、损耗低、潮流调节灵活、快速、限制短路电流、节省输电走廊、智能化程度高等优点，使其在远距离大容量输电工程中得到广泛应用。高压直流输电技术的快速发展，我国多条高压直流输电工程相继开工建设及建成，各种相关的稳定性问题日显突出，谐波不稳定是严重的问题之一。

在直流系统中，引起谐波不稳定现象的因素有很多，换流变压器铁心饱和是原因之一。在实际系统中，1977年在Kingsnorth和Nelson River HVDC系统最早出现的铁芯饱和谐波不稳定，它是由于在直流侧发生基频谐振而激发谐波不稳定的。1987年在北美Manitoba的Nelson River HVDC系统也曾发生非整数次谐波频率互补谐振的情况。1992年位于美国纽约和加拿大魁北克水利局(Hydro-Quebec Power Authority)之间的Chateauguay背靠背直流系统则是由于在纽约交流系统发生二次谐波谐振而激发谐波不稳定。

针对直流输电系统谐波不稳定的判断方法中，都只考虑了当系统中存在谐波源时，由换流器调制作用造成的谐波放大现象，但这些判断方法忽略了由于系统本身的谐波阻抗存在谐振情况。实际应用中的直流输电系统包含送、受端，并且出现连续谐波源的情况不多。故在研究直流输电系统谐波不稳定现象时必须考虑系统本身谐波阻抗谐振对系统谐波的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种对直流送、受端弱系统发生谐波不稳定现象的判断方法，其特点是基于奈奎斯特稳定理论，计及换流变压器直流偏磁，考虑送端换流站(包括送端交流网络)与直流电网(包括受端交流电网)的等值谐波阻抗，判断直流送、受端弱系统是否发生谐波不稳定现象。技术方案如下：

一种直流送、受端弱系统谐波不稳定评估方法，包括以下步骤:

步骤1：计算换流器交流侧电流：

假设换流器直流侧在t时刻存在一基频谐波分量：

式中，I_dc1为直流侧基频谐波电流幅值，ω为角频率，为初始相位；

根据开关函数调制原理，其调制到换流器交流侧后，产生两个与其同相位的电流：

式中，为t时刻交流侧2次正序谐波电流；为t时刻交流侧0次负序谐波电流；

步骤2：计算直流偏磁产的正序二次谐波电流：

换流器调制产生的直流电流造成换流变励磁电流饱和，所产生的谐波为正序二次谐波电流，并且与注入的直流电流呈线性关系且相位相反，即

|I₂₊|＝X·I_0- (4)