国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

高壓直流輸電系統(tǒng)直流諧波阻抗的解析計算及諧振分析研究

2022-10-21 02:38:12辛清明代書龍趙曉斌
電力系統(tǒng)保護與控制 2022年19期
關(guān)鍵詞:控制參數(shù)諧振諧波

李 歡,傅 闖,辛清明,代書龍,趙曉斌

高壓直流輸電系統(tǒng)直流諧波阻抗的解析計算及諧振分析研究

李 歡,傅 闖,辛清明,代書龍,趙曉斌

(南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責(zé)任公司直流輸電技術(shù)國家重點實驗室,廣東 廣州 510663)

研究了常規(guī)高壓直流輸電系統(tǒng)直流回路諧波諧振問題。采用解析計算的方法,對典型高壓直流輸電系統(tǒng)的直流回路諧波阻抗進行數(shù)學(xué)建模?;跔顟B(tài)空間模型得到了直流諧波阻抗的解析表達式,形成了直流回路阻抗頻譜,并通過PSCAD軟件對所提模型進行了驗證。分析了系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)與直流諧波阻抗的耦合關(guān)系。提出了采用調(diào)整控制參數(shù)實現(xiàn)直流回路諧振寬頻抑制的方法,并通過電磁暫態(tài)仿真對所提方法進行了驗證。結(jié)果表明,所提方法可有效提升高壓直流系統(tǒng)的直流諧振抑制能力和安全穩(wěn)定運行水平。

高壓直流;直流諧波阻抗;解析計算;諧振分析

0 引言

高壓直流輸電技術(shù)因其具有傳輸距離遠和容量大等優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外電網(wǎng)[1-4],在我國西電東送和新能源消納中也發(fā)揮著重要作用[5-8],且高壓直流工程的數(shù)量呈逐年增加的趨勢[9-11],直流工程的穩(wěn)定運行對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定起著越來越重要的作用。而諧波諧振問題是影響直流穩(wěn)定的一個重要因素,并已有較多研究[12-18]。近期發(fā)生了因雷擊直流線路而引發(fā)直流諧振并最終導(dǎo)致直流閉鎖跳閘的事故,進一步引起了業(yè)界對直流諧振問題的關(guān)注。直流回路諧波諧振的原因主要是直流回路阻抗在敏感頻率點附近存在諧振點,導(dǎo)致直流回路該頻率的諧波放大甚至振蕩,當電壓電流超過設(shè)備定值時觸發(fā)系統(tǒng)保護跳閘。所以要避免直流諧波諧振,首先要得到直流系統(tǒng)的直流諧波阻抗頻譜,然后對阻抗頻譜進行諧振點分析,最后對存在的阻抗諧振點采取措施,調(diào)整或消除諧振點。

在直流諧波阻抗計算方面,主要有仿真分析法和解析計算法。仿真分析法是在PSCAD/EMTDC等電磁暫態(tài)仿真軟件中,搭建高壓直流系統(tǒng)的詳細仿真模型,然后采用測試信號法或單位沖擊電壓源法等方法來進行仿真計算,通過對仿真結(jié)果處理并得到直流諧波阻抗[19-22]。這些方法可對高壓直流系統(tǒng)進行精細準確建模,在工程中也得到了成功應(yīng)用。

解析計算法通過建立直流系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出直流回路的諧波阻抗解析表達式,通過該表達式進行頻域變換直接得到直流諧波阻抗頻譜,該方法不依賴于電磁暫態(tài)仿真,計算速度快,且便于進行參數(shù)化的分析和設(shè)計,但由于直流系統(tǒng)包括半導(dǎo)體開關(guān)和控制系統(tǒng)等非線性環(huán)節(jié),元器件較多,精細的解析建模難度較大,現(xiàn)有研究一般都進行了一定簡化或近似處理,如文獻[23-24]采用三脈動電壓源等效建模,將LCC換流器等效為諧波電壓源進行近似計算,且未考慮控制系統(tǒng)的影響,文獻[25-26]采用開關(guān)函數(shù)的方法對換流器直流諧波阻抗進行建模,但是在建模過程中忽略直流工程的控制系統(tǒng)作用,文獻[27]采用諧波線性化的方法,考慮了控制環(huán)節(jié)影響,但只考慮了整流站或逆變站的單站阻抗,未考慮整體直流回路阻抗、線路和直流濾波器等的影響。

在直流諧波諧振抑制方面,現(xiàn)有方法主要是在直流系統(tǒng)中加裝諧波抑制設(shè)備,如加裝阻波器[28-29]或有源濾波器[30-36]等,這些方法可直觀可靠改變系統(tǒng)的直流諧波阻抗,在工程中也得到了成功應(yīng)用。也有采用有源濾波器實現(xiàn)諧振抑制的,該方案需要采用全控半導(dǎo)體器件,其成本一般較高,控制策略也比較復(fù)雜,對設(shè)計和運維要求較高,我國±500 kV天廣直流工程直流濾波器就配置有源濾波器,但投運出現(xiàn)問題較多,很快將有源部分旁路,后來被拆除了。

本文采用解析計算的方法,對高壓直流輸電系統(tǒng)的直流回路諧波阻抗進行數(shù)學(xué)建模,模型中統(tǒng)一考慮了交流電網(wǎng)、交流濾波器、換流器開關(guān)、控制系統(tǒng)、直流濾波器和直流線路等各環(huán)節(jié)的動態(tài)特性,得到了直流諧波阻抗的解析計算頻譜曲線。分析了系統(tǒng)各環(huán)節(jié)參數(shù)與直流諧波阻抗的耦合關(guān)系,提取了影響直流諧波阻抗的關(guān)鍵參數(shù),基于系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)提出了直流回路諧振的寬頻靈活抑制方法,并通過電磁暫態(tài)仿真驗證了所提方法的可行性。

1 典型高壓直流系統(tǒng)

高壓直流系統(tǒng)一般采用12脈動換流器為一個基本單元,本文以單極大地運行的兩端直流為例進行研究,圖1為典型的高壓直流輸電系統(tǒng)的原理框圖。其包括整流側(cè)、逆變側(cè)和直流回路3部分。整流側(cè)和逆變側(cè)的結(jié)構(gòu)相似,主要包括:交流電網(wǎng)、換流變、換流閥、交流濾波器、控制器和鎖相環(huán)。

圖1 典型高壓直流輸電系統(tǒng)原理框圖

交流電網(wǎng)為戴維南等值電路,由交流電壓源ac、內(nèi)電阻s和內(nèi)電感s串聯(lián)組成;換流變包含T1和T2兩組換流變;換流閥由兩組6脈動晶閘管換流器串聯(lián)組成;交流濾波器由相應(yīng)的電容電感電阻元件串并聯(lián)組成,控制系統(tǒng)部分整流側(cè)為定電流PI控制,逆變側(cè)為定電壓PI控制;整流站和逆變站的鎖相環(huán)PLL均為同步參考坐標鎖相環(huán),其原理框圖如圖2所示。

圖2 鎖相環(huán)原理框圖

直流回路部分包括直流線路、直流濾波器和平波電抗器,直流線路選取級聯(lián)π型電路等效,級聯(lián)個數(shù)為4個。圖1中系統(tǒng)各參數(shù)如表1所示[37]。

表1 系統(tǒng)主要參數(shù)

2 高壓直流系統(tǒng)直流回路諧波阻抗模型

根據(jù)圖1所示的高壓直流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),分別建立一次系統(tǒng)和二次控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,并通過電氣和控制等相關(guān)參數(shù)進行耦合。主要原理和邏輯框圖如圖3所示。

由圖3可知,圖1所示的高壓直流系統(tǒng)可由1到62共62個微分方程組成的微分方程組來描述其系統(tǒng)動態(tài)特性。微分方程組對應(yīng)的自變量矩陣為

交流系統(tǒng)的電壓電流為三相正弦交變量,為便于建模,將其進行變換,得到相應(yīng)的恒定分量,形成圖3中交流系統(tǒng)的微分方程,電網(wǎng)等效電感sr中電流sr的微分方程為

交流系統(tǒng)其他變量的微分方程詳見附錄。

換流閥因包含非線性晶閘管器件,對其采用基于開關(guān)函數(shù)的方法建立基頻模型,可得其網(wǎng)側(cè)交流電流的分量為

圖3 高壓直流系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型框圖

Fig. 3 Mathematical model block diagram of HVDC system

控制系統(tǒng)均將積分環(huán)節(jié)的輸出作為其微分方程自變量,并根據(jù)控制環(huán)節(jié)構(gòu)建其動態(tài)方程,典型方程為

由于式(3)中包含非線性函數(shù),為便于分析,將1到62在額定工作點進行局部線性化,得到直流系統(tǒng)的小信號狀態(tài)方程為

式中,狀態(tài)變量矩陣如式(1)所示;為輸入變量矩陣;狀態(tài)矩陣和輸入矩陣的表達式為

式中,為矩陣的維數(shù)。

式(5)為高壓直流系統(tǒng)的小信號狀態(tài)方程的時域表達式,為了便于對直流回路各頻率點的諧波阻抗進行解析建模,將式(5)進行拉普拉斯變換,得到高壓直流系統(tǒng)頻域的解析表達式,如式(8)所示。

3 直流回路阻抗仿真驗證

為驗證上述模型,本節(jié)分別建立了直流回路阻抗的解析計算模型和電磁暫態(tài)模型進行對比驗證。其中解析計算模型需對式(1)—式(11)進行聯(lián)立求解,由于涉及到矩陣運算和狀態(tài)方程求解,矩陣維數(shù)高,手動求解效率低,而Matlab具有較好的矩陣運算能力,所以本文利用Matlab/M語言基于式(1)—式(11)開發(fā)了圖1直流系統(tǒng)的直流諧波阻抗解析計算程序,并根據(jù)表1的參數(shù)由所建解析計算程序得到了直流系統(tǒng)整流側(cè)平抗處的直流回路諧波阻抗頻譜曲線,如圖4中黑色曲線所示。

圖4 整流側(cè)平抗出口處直流諧波阻抗頻譜

由式(12)可得整流側(cè)平抗出口處各頻率點的諧波阻抗幅值和相位,如圖4中紅色圓圈所示。

由圖4可見,由PSCAD詳細電磁暫態(tài)仿真計算的諧波阻抗(紅色圓圈)與由Matlab基于解析計算所得的諧波阻抗曲線吻合較好,證明了本文所提模型的準確性。

4 高壓直流系統(tǒng)直流回路諧振特性分析

由式(11)可知,直流諧波阻抗跟、和3個參數(shù)有關(guān),其中為諧波源位置代號,和與直流系統(tǒng)的一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)的系統(tǒng)參數(shù)緊密相關(guān)。下面分別詳細研究諧波源位置和系統(tǒng)參數(shù)對直流諧波阻抗和諧振特性的影響,其中系統(tǒng)參數(shù)較多,根據(jù)參數(shù)所處位置可分為:1) 直流回路參數(shù);2) 兩站控制系統(tǒng)參數(shù);3) 兩站交流系統(tǒng)參數(shù)。這些因素對高壓直流系統(tǒng)的直流回路諧振的主要影響特性如下。

4.1 諧波源位置的影響

圖5為整流站和逆變站的平抗出口處直流諧波阻抗特性對比分析情況,圖中黑色曲線為整流側(cè)平抗出口阻抗曲線,紅色曲線為逆變側(cè)平抗出口阻抗曲線。

圖5 整流側(cè)和逆變側(cè)平抗處諧波阻抗曲線

由圖5可知,整流側(cè)和逆變測的直流諧波阻抗曲線整體輪廓相近,尤其在300 Hz以上的高頻部分,曲線基本重合,300 Hz以內(nèi)的低頻部分,整流側(cè)和逆變測的阻抗曲線均有一個阻抗值較低的諧振風(fēng)險點,但兩側(cè)的諧振風(fēng)險點的頻率不同,整流側(cè)的諧振頻率在30 Hz左右,逆變測的諧振頻率在70 Hz左右,所以整流側(cè)和逆變側(cè)需針對兩個不同的頻率對直流諧波阻抗進行統(tǒng)一協(xié)調(diào)設(shè)計,以同時減小兩側(cè)的諧振風(fēng)險。

4.2 系統(tǒng)參數(shù)的影響

4.2.1直流回路參數(shù)的影響

直流回路主要由直流線路和直流濾波器兩部分構(gòu)成,下面分別分析兩部分參數(shù)的影響。

4.2.1.1直流線路參數(shù)的影響

由圖6可知,當直流線路參數(shù)由電纜調(diào)整為架空線路后,諧波阻抗特性發(fā)生了較大改變,其中諧波阻抗的高頻部分變化較小,但中低頻部分發(fā)生了較大改變,出現(xiàn)多個局部阻抗低值點,所以直流線路型式不同時,直流諧波阻抗特性差別較大,需進行針對性設(shè)計。

圖6 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟直流線路型式的關(guān)系

4.2.1.2直流濾波器的影響

實際運行中,存在直流濾波器投入和退出的情況,其對直流諧波阻抗的影響如下。

圖7為兩側(cè)DCF投入和退出時整流側(cè)平抗處阻抗的曲線,其中黑色曲線為兩側(cè)直流濾波器均投入時的阻抗曲線,紅色曲線為整流側(cè)直流濾波器退出時的曲線,綠色曲線為逆變側(cè)直流濾波器退出時的曲線。

兩側(cè)直流濾波器的投入和退出對整流側(cè)和逆變測的直流諧波阻抗影響較小,主要是300 Hz以上的高頻部分發(fā)生了較小波動,300 Hz以內(nèi)的低頻部分基本沒有影響。

4.2.2兩站控制系統(tǒng)參數(shù)影響

4.2.2.1控制系統(tǒng)延時參數(shù)的影響

實際控制系統(tǒng)中,測量環(huán)節(jié)、控制器和線纜等存在一定延時,下面分析控制系統(tǒng)的延時對直流諧波阻抗的影響,延時環(huán)節(jié)為非線性環(huán)節(jié),本文采用泰勒級數(shù)展開來近似等效延時環(huán)節(jié),以整流站和逆變站控制系統(tǒng)的延時均為5 ms時整流側(cè)平抗出口處諧波阻抗為例進行分析。

泰勒級數(shù)展開的階數(shù)越高,則近似計算的精度越高,但計算量也越大,下面首先探討展開級數(shù)跟計算精度的關(guān)系,圖8顯示了延時為5 ms時整流側(cè)平抗出口阻抗頻譜,其中紅色圓圈為PSCAD/ EMTDC仿真所得精確阻抗點,黑色曲線、藍色曲線和紅色曲線分別為采用一階泰勒展開、二階泰勒展開和三階泰勒展開等效計算得到的阻抗曲線??梢姴捎靡浑A和二階展開時,誤差較大,采用三階展開時阻抗計算結(jié)果跟PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果相近,表明采用三階泰勒展開來等效延時環(huán)節(jié)可滿足計算要求。

圖8 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟延時環(huán)節(jié)泰勒展開階數(shù)的關(guān)系

下面以三階泰勒級數(shù)來近似延時環(huán)節(jié),得到逆變側(cè)平抗出口阻抗跟延時的關(guān)系如圖9所示,其中黑色曲線為無控制延時的曲線,紅色曲線為整流側(cè)和逆變測均有5 ms控制延時的曲線,可見延時環(huán)節(jié)主要影響阻抗的低頻部分,由圖9中局部放大圖可見在40 Hz附近阻抗幅值發(fā)生了較大跌落,可見控制系統(tǒng)的延時環(huán)節(jié)時間越長,諧振風(fēng)險越大。

圖9 逆變側(cè)平抗處直流阻抗跟控制系統(tǒng)延時的關(guān)系

4.2.2.2兩站控制系統(tǒng)PI參數(shù)的影響

下面分析兩站控制系統(tǒng)的參數(shù)對直流諧波阻抗的影響,以整流側(cè)平抗出口處直流諧波阻抗為例進行分析。

1) 整流站控制參數(shù)對整流側(cè)直流諧波阻抗的影響

首先分析整流側(cè)控制參數(shù)對整流側(cè)直流諧波阻抗的影響,整流側(cè)控制系統(tǒng)參數(shù)pr和ir從額定值增大時,直流諧波阻抗的曲線變化情況如圖10和圖11所示。

由圖10和圖11可見,整流側(cè)控制系統(tǒng)參數(shù)對整流側(cè)平抗出口諧波阻抗的低頻段影響較大,當pr和ir增大時,諧波阻抗頻譜的原諧振點處阻抗逐漸升高,但當參數(shù)增大到一定程度時,阻抗頻譜在原諧振點的附近頻率處開始產(chǎn)生新的諧振點,所以整流側(cè)控制參數(shù)對整流側(cè)平抗處諧波阻抗的影響不是單調(diào)的,而是隨頻率不同呈現(xiàn)不同的特性,設(shè)計時需根據(jù)敏感頻帶不同做差異化設(shè)計。

圖11 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟整流站控制參數(shù)Kir的關(guān)系

2) 逆變站控制參數(shù)對整流側(cè)直流諧波阻抗的影響

逆變側(cè)控制系統(tǒng)參數(shù)pi和ii從額定值增大時,整流側(cè)平抗處直流諧波阻抗的曲線變化情況如圖12和圖13所示。

圖12 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟逆變站控制參數(shù)Kpi的關(guān)系

圖13 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟逆變站控制參數(shù)Kii的關(guān)系

由圖12和圖13可見,逆變側(cè)控制系統(tǒng)參數(shù)對整流側(cè)平抗出口諧波阻抗也有一定影響,當pi和ii增大時,諧波阻抗頻譜的原諧振點處阻抗變化不大,但當參數(shù)增大時,阻抗頻譜低頻段呈現(xiàn)兩段相反的變化特性,一段頻譜的阻抗增加,另一段頻譜的阻抗減小,且逐漸開始產(chǎn)生新的諧振點,所以雖然逆變側(cè)控制系統(tǒng)跟整流側(cè)分處兩個較遠的換流站內(nèi),但逆變側(cè)控制參數(shù)對整流側(cè)平抗處諧波阻抗也有較大影響,在進行逆變站控制參數(shù)設(shè)計時也需考慮其對整個直流回路諧波阻抗的影響。

4.2.3兩站交流系統(tǒng)參數(shù)的影響

4.2.3.1兩站交流電源參數(shù)的影響

整流側(cè)交流電源電感sr增加時,整流側(cè)平抗處直流阻抗曲線如圖14所示。

圖14 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟整流側(cè)交流電網(wǎng)電感Lsr的關(guān)系

4.2.3.2兩站交流濾波器參數(shù)的影響

圖15 整流側(cè)平抗處直流阻抗跟整流側(cè)Cr3型交流濾波器組數(shù)的關(guān)系

逆變側(cè)投入的i3型濾波器組數(shù)增加時,整流側(cè)平抗處直流阻抗100 Hz以上的部分不受影響,50 Hz以內(nèi)阻抗各頻段呈現(xiàn)不同的變化趨勢,但改變幅度均較小,可忽略其影響,但諧振頻率隨組數(shù)增加而減小。

5 直流諧振抑制及仿真驗證

由上面分析可知,高壓直流系統(tǒng)的直流回路阻抗與交直流一二次系統(tǒng)參數(shù)均有關(guān),其中控制參數(shù)的影響較為顯著,且控制參數(shù)便于調(diào)整,所以本節(jié)研究以調(diào)整控制參數(shù)的方法來實現(xiàn)直流諧振的抑制,并進行仿真驗證。

圖16 整流側(cè)故障(整流站單閥丟脈沖)時電流Idc與Kpr的關(guān)系

由圖16可見,pr增加時,直流電流超調(diào)減小,總諧波含量減小,下面是pr增加時,故障電流的FFT分析結(jié)果對比情況。

由表2和圖17可知,pr增加時,50 Hz附近的諧波電流逐漸減小,如圖17中紅色箭頭所示,而100 Hz附近的諧波電流逐漸增加,如圖中藍色箭頭所示,表明pr增加時,50 Hz附近諧波阻抗增加,100 Hz附近諧波阻抗減小,與圖10的阻抗曲線結(jié)果一致,即增加pr可實現(xiàn)對50 Hz諧振抑制,減小pr可實現(xiàn)對100 Hz的諧振抑制,證明了本文所提方法的可行性。

表2 Kpr取不同值時整流側(cè)故障電流典型諧波含量表

圖17 Kpr取不同值時整流側(cè)故障(整流站單閥丟脈沖)電流Idc典型諧波頻譜

6 總結(jié)

1) 建立了典型高壓直流輸電系統(tǒng)的直流回路諧波阻抗解析計算模型,考慮了交流電網(wǎng)、交流濾波器、換流器開關(guān)、控制系統(tǒng),直流濾波器和直流線路等各環(huán)節(jié)參數(shù)與直流諧波阻抗的耦合關(guān)系,適用于典型高壓直流系統(tǒng)的直流諧波阻抗計算和諧振分析。

2) 分析了諧波源位置對直流回路諧波阻抗的影響,發(fā)現(xiàn)高壓直流系統(tǒng)參數(shù)不變時,直流回路中不同位置處的諧波阻抗曲線和諧振特性不一,需根據(jù)諧振發(fā)生的位置進行針對性的分析和設(shè)計。

3) 分析了直流回路參數(shù)、兩站控制系統(tǒng)參數(shù)和兩站交流系統(tǒng)參等系統(tǒng)參數(shù)對直流回路諧波阻抗的影響。其中,控制系統(tǒng)參數(shù)的影響較為顯著,其影響特性如下:(1) 控制系統(tǒng)的延時環(huán)節(jié)時間越長,諧振失穩(wěn)風(fēng)險越大,需盡量降低控制系統(tǒng)鏈路的延時環(huán)節(jié)總時長;(2) 控制系統(tǒng)各PI參數(shù)對直流諧波阻抗的影響主要表現(xiàn)在低頻區(qū)域,且并不是全域單調(diào)相關(guān),不同頻帶呈現(xiàn)不同的相關(guān)特性,需根據(jù)敏感頻帶不同做差異化設(shè)計。

4) 分析了遠端逆變站參數(shù)對整流側(cè)附近直流回路諧波阻抗的影響,發(fā)現(xiàn)直流回路阻抗與兩站系統(tǒng)參數(shù)均有較明顯關(guān)系,并不能僅因為兩站相隔長距離線路就忽略對站系統(tǒng)參數(shù)的影響,需進行統(tǒng)一綜合考慮。

5) 提出了基于控制參數(shù)調(diào)制的直流回路諧振的寬頻抑制方法,并通過電磁暫態(tài)仿真驗證了所提方法的可行性。提升了高壓直流系統(tǒng)的直流諧振抑制的靈活性,進一步提升了高壓直流系統(tǒng)的整體安全穩(wěn)定運行能力。

附錄A

1) 整流側(cè)交流系統(tǒng)狀態(tài)空間方程

根據(jù)第二章描述,圖3中整流側(cè)交流電網(wǎng)和交流濾波器的狀態(tài)空間方程為

2) 逆變側(cè)交流系統(tǒng)狀態(tài)空間方程

根據(jù)第二章描述,圖3中逆變側(cè)交流電網(wǎng)和交流濾波器的狀態(tài)空間方程為

[1] ONI O E, DAVIDSON I E, MBANGULA K N I. A review of LCC-HVDC and VSC-HVDC technologies and applications[J]. Transactions on Environment and Electrical Engineering, 2016, 1(3): 1-10.

[2] 朱金濤, 辛業(yè)春. 柔性高壓直流輸電仿真技術(shù)研究方法綜述[J]. 智慧電力, 2021, 49(3): 1-11.

ZHU Jintao, XIN Yechun. Review of research on simulation methods of VSC-HVDC transmission system[J]. Smart Power, 2021, 49(3): 1-11.

[3] 李陽, 李驥, 郭純海, 等. 基于譜峭度解卷積的特高壓直流輸電換流閥空冷器故障診斷方法[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2021, 37(8): 48-52, 61.

LI Yang, LI Ji, GUO Chunhai, et al. Fault diagnosis method of converter valve air cooler based on spectral kurtosis deconvolution[J]. Power System and Clean Energy, 2021, 37(8): 48-52, 61.

[4] 婁彥濤, 袁妮, 劉琦. 高壓直流輸電晶閘管換流閥損耗仿真計算方法研究[J]. 高壓電器, 2021, 57(1): 116-122, 128.

LOU Yantao, YUAN Ni, LIU Qi. Study on simulation calculation method of power losses for HVDC thyristor valve[J]. High Voltage Apparatus, 2021, 57(1): 116-122, 128.

[5] 趙東元, 胡楠, 傅靖, 等. 提升新能源電力系統(tǒng)靈活性的中國實踐及發(fā)展路徑研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2020, 48(24): 1-8.

ZHAO Dongyuan, HU Nan, FU Jing, et al. Research on the practice and road map of enhancing the flexibility of a new generation power system in China[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(24): 1-8.

[6] 湯廣福, 龐輝, 賀之淵. 先進交直流輸電技術(shù)在中國的發(fā)展與應(yīng)用[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2016, 36(7): 1760-1771.

TANG Guangfu, PANG Hui, HE Zhiyuan. R & D and application of advanced power transmission technology in China[J]. Proceedings of the CSEE, 2016, 36(7): 1760-1771.

[7] 饒宏, 冷祥彪, 潘雅嫻, 等. 全球直流輸電發(fā)展分析及國際化拓展建議[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù), 2019, 13(10): 1-7.

RAO Hong, LENG Xiangbiao, PAN Yaxian, et al. Analysis of the global HVDC power transmission development and the suggestion of the HVDC export[J]. Southern Power System Technology, 2019, 13(10): 1-7.

[8] 劉鳳全, 王成福, 王瑞琪, 等. 含HVDC與P2G的跨區(qū)域電-氣互聯(lián)系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度[J]. 電力建設(shè), 2020, 41(12): 55-65.

LIU Fengquan, WANG Chengfu, WANG Ruiqi, et al. Optimal dispatch of cross-regional integrated electricity- gas system with HVDC and P2G[J]. Electric Power Construction, 2020, 41(12): 55-65.

[9] 謝永濤, 李希哲, 傅康, 等. ±800 kV特高壓直流輸電工程技術(shù)[J]. 西北水電, 2019(2): 70-74.

XIE Yongtao, LI Xizhe, FU Kang, et al. ±800 kV UHVDC transmission engineering technology[J]. Northwest Hydropower, 2019(2): 70-74.

[10] 谷琛, 李鵬, 何慧雯, 等. ±1100 kV以上電壓等級直流輸電技術(shù)研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2020, 40(20): 6745-6754.

GU Chen, LI Peng, HE Huiwen, et al. Research on ±1100 kV and above UHV DC transmission technologies[J]. Proceedings of the CSEE, 2020, 40(20): 6745-6754.

[11] 李鵬, 谷琛, 陳東, 等. ±1500 kV特高壓直流輸電技術(shù)前期研究[J]. 高電壓技術(shù), 2017, 43(10): 3139-3148.

LI Peng, GU Chen, CHEN Dong, et al. Development of technologies in ±1 500 kV UHV DC transmission research[J]. High Voltage Engineering, 2017, 43(10): 3139-3148.

[12] 張國輝, 景柳銘, 王賓, 等. 諧波引起的高壓直流輸電連續(xù)換相失敗抑制方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2020, 48(5): 33-41.

ZHANG Guohui, JING Liuming, WANG Bin, et al. Study on HVDC consecutive commutation failures mitigation method caused by harmonics[J]. Power System Protection and Control, 2020, 48(5): 33-41.

[13] 朱大鵬, 許斌, 曾靜. 向家壩—上海特高壓直流輸電工程直流回路的諧振研究[J]. 電力建設(shè), 2008, 29(5): 1-4.

ZHU Dapeng, XU Bin, ZENG Jing. Study on DC circuit resonance of Xiangjiaba-Shanghai UHVDC transmission line[J]. Electric Power Construction, 2008, 29(5): 1-4.

[14] 馬俊民, 黃永瑞, 何青連. ±800 kV特高壓直流輸電系統(tǒng)諧波研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2013, 41(21): 33-37.

MA Junmin, HUANG Yongrui, HE Qinglian. Research on harmonics of ±800 kV ultra high voltage direct current transmission system[J]. Power System Protection and Control, 2013, 41(21): 33-37.

[15] 丁揚, 種芝藝, 黃杰, 等. 高壓直流輸電工程諧振研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2012, 36(12): 189-194.

DING Yang, CHONG Zhiyi, HUANG Jie, et al. Study on DC resonance in HVDC power transmission projects[J]. Power System Technology, 2012, 36(12): 189-194.

[16] 侯婷, 王國強, 郭龍, 等. 混合高壓直流輸電系統(tǒng)的直流諧振抑制方法[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù), 2019, 13(8): 9-14.

HOU Ting, WANG Guoqiang, GUO Long, et al. DC resonance suppression method for hybrid HVDC transmission system[J]. Southern Power System Technology, 2019, 13(8): 9-14.

[17] 王俊茜, 賈祺, 劉侃, 等. 基于信號注入法的風(fēng)火打捆經(jīng)直流外送系統(tǒng)次同步扭振分析[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2021, 49(17): 109-120.

WANG Junxi, JIA Qi, LIU Kan, et al. Analysis of sub-synchronous torsional mode of wind-thermal bundled system transmitted via HVDC based on a signal injection method[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(17): 109-120.

[18] MUNIAPPAN M. A comprehensive review of DC fault protection methods in HVDC transmission systems[J]. Protection and Control of Modern Power Systems, 2021, 6(1): 1-20.

[19] 徐政, 裘鵬, 黃瑩, 等. 采用時域仿真的高壓直流輸電直流回路諧振特性分析[J]. 高電壓技術(shù), 2010, 36(1): 44-53.

XU Zheng, QIU Peng, HUANG Ying, et al. HVDC system DC loop resonance analysis using time domain simulation[J]. High Voltage Engineering, 2010, 36(1): 44-53.

[20] 鄧晶, 趙曉斌, 黃瑩, 等. 基于PSCAD/EMTDC的高壓直流回路諧振研究[J]. 南方電網(wǎng)技術(shù), 2014, 8(6): 53-57.

DENG Jing, ZHAO Xiaobin, HUANG Ying, et al. Study on HVDC system DC loop resonance based on PSCAD/EMTDC[J]. Southern Power System Technology, 2014, 8(6): 53-57.

[21] 李清, 周強, 張東輝, 等. 基于測試信號法的HVDC諧波阻抗掃描方法研究[J]. 電力系統(tǒng)保護與控制, 2021, 49(14): 168-175.

LI Qing, ZHOU Qiang, ZHANG Donghui, et al. An harmonic impedance scanning method of HVDC based on a test signal method[J]. Power System Protection and Control, 2021, 49(14): 168-175.

[22] 徐攀騰, 朱博, 喻文翔, 等. 昆柳龍直流工程受端高頻諧振評估及抑制[J]. 中國電力, 2022, 55(3): 9-17.

XU Panteng, ZHU Bo, YU Wenxiang, et al. High- frequency resonance evaluation and suppression measures for receiving-end of Kun-Liu-Long DC project[J]. Electric Power, 2022, 55(3): 9-17.

[23] 王彤彤, 文俊, 靳海強, 等. LCC-MMC混合直流輸電系統(tǒng)直流回路諧振特性研究[J]. 電網(wǎng)與清潔能源, 2021, 37(3): 1-7.

WANG Tongtong, WEN Jun, JIN Haiqiang, et al. Research on the resonance characteristics of the DC loop of the LCC-MMC hybrid DC transmission system[J]. Power System and Clean Energy, 2021, 37(3): 1-7.

[24] ZHANG Z, XU Z, XUE Y, et al. DC-side harmonic currents calculation and DC-loop resonance analysis for an LCC-MMC hybrid HVDC transmission system[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2015, 30(2): 642-651.

[25] 馬玉龍, 肖湘寧, 姜旭, 等. HVDC換流器的阻抗頻率特性[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2006, 30(12): 66-69, 91.

MA Yulong, XIAO Xiangning, JIANG Xu, et al. Study on impedance-frequency characteristic of HVDC converter[J]. Automation of Electric Power Systems, 2006, 30(12): 66-69, 91.

[26] 王鋼, 李志鏗, 李海鋒, 等. HVDC換流器等值諧波阻抗的計算方法[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2010, 30(19): 64-68.

WANG Gang, LI Zhikeng, LI Haifeng, et al. Calculation method of harmonic equivalent impedances of HVDC converter[J]. Proceedings of the CSEE, 2010, 30(19): 64-68.

[27] LIU H, JIAN S. DC terminal impedance modeling of LCC-based HVDC converters[C] // 2013 IEEE 14th Workshop on Control and Modeling for Power Electronics (COMPEL), June 23-26, 2013, Salt Lake City, UT, USA: 1-8.

[28] 郭賢珊, 馬為民. 向家壩—上?!?00 kV特高壓直流示范工程的低頻諧振分析[J]. 電網(wǎng)技術(shù), 2008, 32(10): 1-4.

GUO Xianshan, MA Weimin. Analysis on low frequency resonance in ±800 kV UHVDC demonstration project from Xiangjiaba to Shanghai[J]. Power System Technology, 2008, 32(10): 1-4.

[29] 任軍輝, 張帆, 楊曉平. 滇西北至廣東特高壓直流輸電工程直流回路的諧振研究[J]. 電力電容器與無功補償, 2018, 39(6): 29-32.

REN Junhui, ZHANG Fan, YANG Xiaoping. Study on resonance of DC circuit for Dianxibei to Guangdong UHVDC project[J]. Power Capacitor & Reactive Power Compensation, 2018, 39(6): 29-32.

[30] 孫正, 李可軍, 王宇紅, 等. HVDC直流有源濾波器容量的影響因素分析及其改進方法[J]. 電力自動化設(shè)備, 2012, 32(11): 111-114.

SUN Zheng, LI Kejun, WANG Yuhong, et al. Analysis of affecting factors on capacity of DC active power filter for HVDC system and improvement[J]. Electric Power Automation Equipment, 2012, 32(11): 111-114.

[31] 杜夏冰, 趙成勇, 吳方劼, 等. LCC-HVDC系統(tǒng)混合型有源濾波器諧振抑制策略[J]. 電力系統(tǒng)自動化, 2021, 45(4): 115-122.

DU Xiabing, ZHAO Chengyong, WU Fangjie, et al. Resonance suppression strategy of hybrid active power filter in LCC-HVDC system[J]. Automation of Electric Power Systems, 2021, 45(4): 115-122.

[32] ZHANG W, ASPLUND G, ABERG A, et al. Active DC filter for HVDC system-a test installation in the Konti-Skan DC link at Lindome converter station[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 1993, 8(3): 1599-1606.

[33] ZHANG W, ISAKSSON A J, EKSTROM A. Analysis on the control principle of the active DC filter in the Lindome converter station of the Konti-Skan HVDC link[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 1998, 13(2): 374-381.

[34] HAO P, ZANJI W, JIANYE C. Study on the control of shunt active DC filter for HVDC systems[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, 23(1): 396-401.

[35] HAJIBEIGY M, FARSADI M, NAZARPOUR D, et al. Harmonic suppression in HVDC system using a modified control method for hybrid active DC filter[J]. European Transactions on Electrical Power, 2012, 22(3): 294-307.

[36] 常怡然, 吳方劼, 何師, 等. 應(yīng)用在高壓直流輸電系統(tǒng)中的混合型有源濾波器穩(wěn)定性分析及控制方法[J]. 電力系統(tǒng)及其自動化學(xué)報, 2021, 33(2): 75-82.

CHANG Yiran, WU Fangjie, HE Shi, et al. Stability analysis and control method for hybrid active power filter applied to HVDC system[J]. Proceedings of the CSU-EPSA, 2021, 33(2): 75-82.

[37] 李云豐, 湯廣福, 吳亞楠, 等. 直流電網(wǎng)建模分析與阻尼控制研究[J]. 中國電機工程學(xué)報, 2017, 37(12): 3372-3382, 3664.

LI Yunfeng, TANG Guangfu, WU Yanan, et al. Modeling, analysis and damping control of DC grid[J]. Proceedings of the CSEE, 2017, 37(12): 3372-3382, 3664.

Analytical calculation of DC harmonic impedance and DC resonance analysis of an HVDC transmission system

LI Huan, FU Chuang, XIN Qingming, DAI Shulong, ZHAO Xiaobin

(State Key Laboratory of HVDC, CSG Electrical Power Research Institute, Guangzhou 510663, China)

In this paper, the DC loop harmonic resonance of a conventional HVDC system is studied. An analytic calculation method is used to establish the mathematical model of the DC loop harmonic impedance of an LCC HVDC system. Based on the state-space model, an analytical expression of the DC harmonic impedance is derived. The DC loop impedance spectrum is then formed and verified by PSCAD simulation. The coupling relationship between the HVDC parameters and the DC harmonic impedance is analyzed. Finally, a method to suppress broadband resonance of the DC loop by adjusting control parameters is proposed and verified by electromagnetic transient simulation. The results show that the proposed method can effectively suppress the DC resonance of the HVDC system and ensure the secure and stable operation of the system.

high voltage direct current; direct current harmonic impedance; analytical calculation; resonance analysis

10.19783/j.cnki.pspc.211629

國家自然科學(xué)基金項目資助(51777079);南方電網(wǎng)科技項目資助(ZBKJXM20190056)

This work is supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 51777079).

2021-12-01;

2022-06-07

李 歡(1986—),男,博士研究生,研究方向為高壓直流輸電及大功率電力電子技術(shù);E-mail: 270660445@qq.com

傅 闖(1973—),男,教授級高級工程師,研究方向為大功率電力電子、高壓直流輸電、電能質(zhì)量控制。E-mail: fuchuang@csg.cn

(編輯 周金梅)

猜你喜歡
控制參數(shù)諧振諧波
高超聲速飛行器滑??刂茀?shù)整定方法設(shè)計*
飛控與探測(2022年6期)2022-03-20 02:16:14
Birkhoff系統(tǒng)穩(wěn)定性的動力學(xué)控制1)
基于諧振開關(guān)技術(shù)的低相噪LC VCO的設(shè)計
基于PI與準PR調(diào)節(jié)的并網(wǎng)逆變器控制參數(shù)設(shè)計
黑龍江電力(2017年1期)2017-05-17 04:25:08
諧振式單開關(guān)多路輸出Boost LED驅(qū)動電源
基于CM6901 的LLC半橋諧振開關(guān)電源設(shè)計
虛擬諧波阻抗的并網(wǎng)逆變器諧波抑制方法
基于ELM的電力系統(tǒng)諧波阻抗估計
基于ICA和MI的諧波源識別研究
電測與儀表(2015年8期)2015-04-09 11:50:00
電力系統(tǒng)諧波與諧波抑制綜述
河南科技(2014年23期)2014-02-27 14:18:56
新安县| 冕宁县| 伊宁市| 教育| 神木县| 佛山市| 淮北市| 海原县| 奉节县| 乌拉特前旗| 阿勒泰市| 沂南县| 嵩明县| 静宁县| 图们市| 郴州市| 邻水| 罗山县| 凤山县| 封丘县| 灵山县| 鹤山市| 浦县| 金坛市| 吉木乃县| 古交市| 西充县| 漠河县| 汶川县| 崇义县| 广安市| 尚义县| 凤阳县| 黑水县| 张家川| 耒阳市| 刚察县| 杭锦旗| 勃利县| 巴林左旗| 固镇县|