[发明专利]HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统保护技术领域，具体涉及一种HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法。 

背景技术

目前的高压直流（HVDC）工程中，交直流系统间的谐波相互作用可能在某些特定的条件下发生谐波不稳定，即换流站附近的扰动导致谐波由于谐振而不易衰减甚至放大的现象。谐波不稳定将造成换流母线电压的严重畸变，进而可能导致直流系统运行困难甚至闭锁，对交直流系统的稳定运行带来严重影响。直流输电谐波不稳定的机理十分复杂，导致谐波不稳定因素并不唯一，按相触发控制方式所产生的谐波不稳定只是谐波不稳定类型中的一种。如换流变压器饱和同样可引起谐波不稳定，即所谓的铁芯饱和型谐波不稳定，而且该种类型的谐波不稳定即使采用等间隔触发脉冲控制方式也照样发生，使得其成为目前直流输电谐波不稳定研究的热点之一。 

在高压直流（HVDC）系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定技术领域，有文献《HVDC converter transformer core saturation instability:a frequency domain analysis》（《高压直流换流变压器铁芯饱和不稳定性：频域分析》，作者：S.Chen,A.R.Wood,J.Arrillaga,出处：IEE Proceedings，1996）和《Prediction of core saturation instability at an HVDC converter》（《高压直流换流中铁芯饱和不稳定性预测》，作者：BURTON R S,FUCHSHUBER C,WOODFORD D A,et al，出处：IEEE Trans on Power Delivery，1996）提出，利用换流器两侧谐波关系矩阵及换流变压器饱和特性可以分别得到换流变压器饱和型谐波不稳定的饱和稳定因子判据和阻抗条件，但是表征换流器两侧谐波关系的矩阵参数计算困难，一般需要通过仿真法求取，而利用仿真法得到的矩阵参数不利于从理论上对谐波不稳定的影响因素进行分析；还有文献《基于调制理论的换流变压器铁芯饱和不稳定分析》（作者：杨小兵，李兴源，金小明等，出处：《电网技术》2009）把调制理论引入谐波不稳定分析，提出了基于直流电流谐波相角 的谐波不稳定判定方法，这一方法虽然无需求取关系矩阵，但谐波相角的理论计算仍然十分复杂，同样只能通过仿真的方法获取。 

与上述现有技术方案思路不同，本发明方法基于以下思路：首先对换流器两侧以及换流变压器直流偏磁饱和下的谐波传变特性进行分析，揭示出换流变压器饱和型谐波不稳定形成的闭环正反馈机理，然后在此基础上得到换流变压器饱和型谐波不稳定的饱和稳定因子，由此提出一种基于扰动信号闭环传递增益的换流变压器饱和型谐波不稳定判定的方法。下面进一步介绍此方法的原理： 

根据调制理论，换流器的直流侧电压可看作是换流器对交流电压的调制，换流器的交流侧电流可看作是换流器对直流电流的调制。图2所示为HVDC整流器的结构示意图。在正常情况下，各换流阀按图中编号依次导通，则其交直流两侧电压和电流的关系可表示为： 

u_dr=u_ars_ua+u_brs_ub+u_crs_uc