[发明专利]一种交直流互联系统谐波求解方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统领域中的谐波求解方法，具体是指一种适用于各种运行工况和故障情况下的交直流互联系统谐波求解方法。

背景技术

为满足未来持续增长的电力需求，实现更大范围的资源优化配置，高压直流(HVDC)输电系统得到日益广泛的应用。到2007年底，已有4回大功率直流输电系统馈入广东地区，共输送直流功率达10800MW。广东地区已成为世界上最大的多馈入交直流混合系统。当交流系统发生不对称故障时，交直流系统产生的各次特征和非特征谐波将有可能影响系统的安全稳定运行。因此有必要建立适用于交流系统不对称故障条件下的交直流系统谐波求解方法。

目前已有应用于交直流系统谐波分析的统一基波和非特征谐波潮流法，其基于微分方程建立换流器动态模型以进行谐波求解，难以从机理上研究其交直流两侧谐波产生、传递和相互影响的机理。该方法基于微分方程，依赖于全系统的时域模型，并且需要进行迭代求解，因此其计算规模较大，难以在大规模交直流系统中应用。而现有基于开关函数的谐波分析方法，其通过构造反映换流器开关动作的电压和电流开关函数，以此描述换流器交直流两侧电压和电流关系，并计算换流器交直流两侧的谐波电压和谐波电流。然而，当交流系统发生不对称故障时，换流器处于非对称运行状态。此时换流阀的实际导通时刻将发生偏移，且三相换相角不再彼此相等。此外，交流和直流系统间存在谐波相互作用：直流系统向交流系统注入的各次谐波电流将产生各次背景谐波电压，其将反作用于HVDC系统，影响直流系统所产生的谐波电流。现有基于开关函数的谐波分析方法并未考虑交直流系统的谐波相互作用，也并未考虑交流系统不对称故障下换流器的不对称工作状态。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点和不足，提供了一种适用于各种运行工况和故障情况下的交直流互联系统谐波求解方法。该方法无须迭代，根据不对称的三相换相电压对换流器开关动作的影响，包括换流阀导通时刻偏移和三相换相角不相等，建立了基于基本分量、修正分量和换相分量的三相电压电流开关函数以及换流器序分量开关函数模型，并结合交直流系统的等值谐波网络进行交直流系统的谐波求解，大幅减少了计算规模，满足了工程应用所需。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种交直流互联系统谐波求解方法，包括以下步骤：

(1)数据处理：根据已知的换流器交流侧相电压的基频分量，计算相应的线电压基频分量；

(2)计算同步电压的相位偏移：将三个线电压的基频分量转换为α分量和β分量，并分别根据α分量和β分量的幅值和相位，计算直流控制系统同步电压的相位由三个线电压的基频分量的相位，以及计算得到的分别计算同步电压的相位偏移和其中下标ab、bc和ca分别表示上述角度偏移以ab、bc和ca线电压基频分量的相位为基准，设下标mn＝ab、bc、ca；a、b、c分别表示三相中的一相；

(3)计算换流阀延迟导通角和实际触发角：比较已知的直流控制系统给出的触发角指令值和步骤(2)中计算所得到的同步电压相位偏移，计算换流阀延迟导通角θ_ab、θ_bc和θ_ca，以及实际触发角α_ab、α_bc和α_ca，其中下标ab、bc和ca分别表示上述角度对应于ab、bc和ca两相换相；

(4)计算换相角：根据步骤(1)中计算得到的线电压的基频分量和由步骤(3)所得的实际触发角，以及已知的等值至阀侧的换流变压器漏电抗X_r、换流器直流侧电流的直流分量I_d(0)，计算ab、bc和ca两相换相时的换相角μ_ab、μ_bc和μ_ca；

(5)计算开关函数的q次谐波分量：由步骤(3)和步骤(4)计算得到的延迟导通角、实际触发角和换相角，计算三相电流开关函数的q次谐波分量，并由此计算正序和负序电流开关函数的q次谐波分量，其中q为任意非零整数；由步骤(3)和步骤(4)计算得到的延迟导通角、实际触发角和换相角，计算三相电压开关函数的q次谐波分量，并由此计算正序和负序电压开关函数的q次谐波分量；