考慮兩端換流器影響的直流輸電系統諧波不穩定風險評估

盧智雪, 劉天琪, 陳 相, 何 川, 陶 艷

(四川大學電氣信息學院, 四川省成都市 610065)

0 引言

高壓直流(high voltage direct current,HVDC)輸電系統因輸送容量大、距離遠、損耗低等優點而被廣泛投入使用[1-2],但系統中的發電機、直流輸電線路由于其固有的阻抗頻率特性,在運行過程中容易發生感容耦合;換流器為非線性元件,在運行過程中相當于諧波源,會產生大量的諧波;換流變壓器鐵芯飽和使得諧波通過換流器在交直流系統間相互調制后,可能會導致諧波放大,甚至會造成系統崩潰[3-4]。因此,有必要深入研究HVDC輸電系統的諧波不穩定。

目前,已有許多文獻對HVDC輸電系統諧波進行了研究。文獻[5]利用調制理論和開關函數研究了6脈動換流器直流側電壓和交流側電流關系,并以此進行諧波分析,但此諧波分析方法需要測量初始電壓電流值,存在一定的測量誤差。文獻[6-7]基于開關函數調制理論,分別利用阻抗頻率特性和調制形成的關聯矩陣特征值推導了諧波不穩定判據,但這些研究針對6脈動換流器進行,而實際工程中大部分都采用12脈動換流器,因此具有一定的局限性。文獻[8]利用開關函數調制原理推導了交直流側諧波交互參數矩陣并計算諧振衰減因子,提出了根據諧振衰減因子來判斷12脈動換流器混合諧振型諧波不穩定的方法,但只考慮了整流器的作用。直流輸電系統通常同時包含送端和受端,每個換流站的諧波相互作用不僅受其自身的影響,而且受其他換流站的影響[9],若簡單地將整個逆變系統用理想電壓源或電流源代替,必然會忽略其阻抗頻率特性對整個系統諧波不穩定的影響。……