《一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法.pdf（7页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103616600 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103616600 A (21)申请号 201310659302.5 (22)申请日 2013.12.09 G01R 31/00(2006.01) G01R 27/16(2006.01) (71)申请人 湖北工业大学 地址 430068 湖北省武汉市武昌区南湖李家 墩 1 村 1 号 (72)发明人 余瑜 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所 ( 特殊普通合伙 ) 42222 代理人 鲁力 (54) 发明名称 一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方 法 (57) 摘要 本发明涉及一种。
2、判断高压直流输电系统的谐 波稳定性方法。该方法为下述步骤 ：（1） 获得换 流器等效二端口网络的 H 矩阵 ；（2） 利用开关函 数推导出 H 矩阵参数表达式 ；（3） 利用 H 矩阵将 换流器连接的高压直流输电系统等效成简单 RLC 电路， 得到谐波衰减因子 Re(Zcondc+Zdch)， A、 若 Re(Zcondc+Zdch)=0 时 , 做出系 统稳定判定。本发明判定过程概念清晰、 判断方 式简单有效 ； 并且在 HVDC 的设计阶段可通过修改 相关元器件参数有效地避免此类不稳定现象的发 生。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民。
3、共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103616600 A CN 103616600 A 1/1 页 2 1. 一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 步骤 1、 定义 6K 脉动换流器采用等间隔脉冲触发控制， 当铁心尚未发生饱和时将换流 变压器和变换器等效成一个二端口网络， 连接高压直流输电的交流侧和直流侧， 获得该二 端口的 H 参数矩阵即交流侧二次谐波和直流侧基波的交互关系矩阵， 并获得 H 参数矩阵的 表达式 ： 式中 ,Iacp为换流器交流侧正序二次谐波电流、 Udch为换流器。
4、直流侧基频电压、 Uacp 为换流器交流侧侧正序二次谐波电压、 Idch为换流器直流侧基频电流 ; 其中 K=2n， n=0， 1,2,3. ； 步骤2、 利用步骤1中获得的H参数矩阵的表达式将换流器连接的交直流系统等效为一 个 RLC 电路， 计算得到交直流混合阻抗为 ： Z=Zcondc+Zdch=R+jX， 并根据该混合阻抗的实部 进行如下判断 ： 判断结果一 ： 若 Re(Zcondc+Zdch)0 时系统阻尼为正， 做出系统谐波稳定的判定 ； 式中 Zcondc 为从换流器看入的包含了交流侧的等效基波阻抗、 Zdch 为直流侧基波阻 抗。 2. 根据权利要求 1 所述的一种判断高压直。
5、流输电系统的谐波稳定性方法， 其 特 征 在 于， 所 述 步 骤 1 中， 6K 脉 冲 换 流 器 的 H 参 数 矩 阵 的 表 达 式 为 ： H11=0、 其 中 K=2n， n=0， 1,2,3. 式中 为换向角、 N 为换流变压器的匝数比。 3. 根据权利要求 2 所述的一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法， 其特征在 于， 所述步骤 2 中， 混合阻抗的表达式为 ： 式中 ,Zxp 为换流变压器等值正序二次谐波漏抗、 Zacp 为系统交流侧正序二次谐波阻 抗。 权 利 要 求 书 CN 103616600 A 2 1/4 页 3 一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法 技。
6、术领域 0001 本发明属于电力工程技术领域。 具体涉及一种判断高压直流输电系统的谐波稳定 性方法。 背景技术 0002 高压直流输电换流站附近有扰动时， 常发生谐波振荡不易衰减甚至放大的现象， 对换流变压器、 电容器和与其串联的电抗器等元件将形成很大的威胁， 而电压的畸变则会 导致直流输电系统运行困难甚至系统闭锁。 0003 传统方法通过对交直流系统进行频率扫描等仿真方法得到了计及换流器交流侧 频率阻抗特性 , 研究不同短路比对谐波不稳定影响， 或通过仿真的方法得到交直流侧的谐 波关系矩阵， 测量方法较繁琐， 且在触发角、 换相角、 变压器漏抗发生变化时， 矩阵参数也发 生变化， 需重新测量。
7、。 这些方法均未揭示高压直流输电系统发生谐波放大的本质原因， 也未 能为避免发生谐波不稳定提供依据。 发明内容 0004 本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的 ： 0005 一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法， 其特征在于， 包括以下步骤 ： 0006 步骤 1、 定义 6K 脉动换流器采用等间隔脉冲触发控制， 当铁心尚未发生饱和时将 换流变压器和变换器等效成一个二端口网络， 连接高压直流输电的交流侧和直流侧， 获得 该二端口的 H 参数矩阵即交流侧二次谐波和直流侧基波的交互关系矩阵， 并获得 H 参数矩 阵的表达式 ： 0007 0008 式中 ,Iacp为换流器交流侧。
8、正序二次谐波电流、 Udch为换流器直流侧基频电压、 Uacp为换流器交流侧侧正序二次谐波电压、 Idch为换流器直流侧基频电流 ; 其中 K=2n， n=0， 1,2,3. ； 0009 步骤2、 利用步骤1中获得的H参数矩阵的表达式将换流器连接的交直流系统等效 为一个 RLC 电路， 计算得到交直流混合阻抗为 ： Z=Zcondc+Zdch=R+jX， 并根据该混合阻抗的 实部进行如下判断 ： 0010 判断结果一 ： 若 Re(Zcondc+Zdch)0 时系统阻尼为正， 做出系统谐波稳定的判定 ； 0013 式中 Zcondc 为从换流器看入的包含了交流侧的等效基波阻抗、 Zdch 为。
9、直流侧基 波阻抗。 0014 在上述的一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法， 所述步骤 1 中， 6K 脉冲 说 明 书 CN 103616600 A 3 2/4 页 4 换流器的 H 参数矩阵的表达式为 ： 0015 H11=0、 其 中 K=2n， n=0， 1,2,3. 式中 为换向角、 N 为换流变压器的匝数比。 0016 在上述的一种判断高压直流输电系统的谐波稳定性方法， 所述步骤 2 中， 混合阻 抗的表达式为 ： 0017 0018 式中 ,Zxp 为换流变压器等值正序二次谐波漏抗、 Zacp 为系统交流侧正序二次谐 波阻抗。 0019 因此， 本发明具有如下优点 ： 1、 。
10、在高压直流输电系统的的设计阶段， 可使用本发明 提供的方法进行系统是否发生谐波不稳定的判断， 判断方法简单快速， 避免了不稳定造成 的巨大经济损失。2、 揭示了高压直流输电系统中发生谐波不稳定具体跟系统哪些参数相 关。 若系统参数会导致谐波不稳定发生， 可对相关元器件重新选型以满足谐波稳定的条件。 能有效地避免不稳定现象的发生。 附图说明 0020 图 1 为换流变和变换器的等效二端口网络示意图。 0021 图 2 为换流器连接的交直流系统的等效串联电路图。 0022 图 3 为 12 脉动换流器电流和电压开关函数示意图。 具体实施方式 0023 下面通过实施例， 并结合附图， 对本发明的技术。
11、方案作进一步具体的说明。 0024 实施例 ： 0025 下面， 具体针对采用 12 脉冲换流器的高压直流输电系统给出本发明的具体实施 方式。 0026 （1） 、 获得换流器等效二端口的 H 参数矩阵即交流侧二次谐波和直流侧基波的交 互关系矩阵 ： 0027 12 脉动换流器采用等间隔脉冲触发控制， 且共阳或共阴的阀依次相差 120进行 换相， 考虑换相过程， 电流、 电压参考方向如图 1 所示， H 参数矩阵为 ： 0028 0029 （2） 、 利用开关函数获得换流器等效二端口网络的 H 矩阵参数表达式。 0030 按常规方法直流电压可认为是交流三相电压被开关函数调制的结果， 而交流电流。
12、 可视为直流电流被开关函数调制的结果， 如式 (3) ： 0031 0032 式中 udc， idc分别为换流器直流电压、 直流电流 ； ia、 ib、 ic和 ua、 ub、 uc分别为三相 说 明 书 CN 103616600 A 4 3/4 页 5 交流电流、 电压瞬时值 ； Sua、 Sub、 Suc分别为各相电压的开关函数 ； Sia、 Sib、 Sic分别为相应的电 流开关函数。按常规方法， 等间隔触发方式下， 开关函数可分解为傅立叶级数的形式， 换流 变与换流器 Y/Y 形接线时， 六脉波换流器开关函数为 ： 0033 0034 12 脉动换流器开关函数为 6 脉动 Y/Y 接线。
13、换流器和 6 脉动 Y/ 接线换流器的开 关函数叠加， 如图 3 所示。计算得到 12 脉波开关函数系数 An ： 0035 0036 计及换相角 时， 得到 12 脉动换流器 a 相电压开关函数和电流开关函数的系数 0037 0038 取 n=1， A1u、 A1i 已有足够的精度。 0039 0040 换流器直流侧基波电流为 ： 0041 0042 得到换流器系统侧 a 相电流可近似 0043 0044 换流器交流侧有正序二次电压为 ： 0045 ua=Uacos(2t+) (9) 0046 得到换流器直流侧基波电压 ： 0047 0048 得到系数 a1， a2 ： 说 明 书 CN 1。
14、03616600 A 5 4/4 页 6 0049 0050 最 终 得 到 H 矩 阵 参 数 H11=0、 0051 （2） 、 得到图 2 所示 RLC 电路的交直流混合阻抗 0052 如图 1 所示系统侧二次正序谐波导纳为 Yacp， 直流侧基波阻抗为 Zdch。计及交流 侧系统导纳 Yacp 时， 有方程 (12) ： 0053 0054 带入 H 矩阵参数， 计算得到计及交流侧系统阻抗、 换流变漏抗、 变换器等效阻抗的 系统综合基波阻抗 ： 0055 0056 A、 若 Re(Zcondc+Zdch)0， 系统阻尼为正， 做出系统谐波稳定的判定。 0059 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。 本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代， 但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。 说 明 书 CN 103616600 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103616600 A 7 。