[发明专利]适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法

说明书

本发明提供一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，以解决柔性直流输电系统与送端电网或受端电网阻抗匹配失当时，可能产生高频谐振的技术问题。本发明参数的设计目标为：串联型无源阻抗适配器消耗的无功选择不超过换流器额定功率的A倍，串联型无源阻抗适配器在基波产生的损耗为换流器额定功率的B倍。通过本发明提供的适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法能够实现在关注的频段范围内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。

技术领域

本发明涉及柔性直流系统优化技术领域技术领域，尤其涉及一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法。

背景技术

我国水能资源主要集中在西南地区，东部地区用电负荷相对集中。实施远距离、大容量“西电东送”是我国优化资源配置、解决能源与电力负荷逆向分布的客观要求，也是将西部欠发达地区的资源优势变为经济优势，促进东西部地区经济共同发展的重要措施。直流输电采用电力电子变换技术，将送端的清洁水电转换为高压直流电通过远距离架空线路输送至受端负荷中心，输电效率高、节省成本与输电走廊，已成为“西电东送”的主要方式。

柔性直流输电是基于电压源型换流器的新一代直流输电技术，在新能源消纳、经济性、灵活性和可靠性等方面具有显著优势，近年来得到了飞速发展。但是，随着柔性直流输电容量的不断增加、大功率电力电子设备在电网中的规模化应用，柔性直流输电存在与接入电网产生高频谐振的风险，影响电网安全稳定与电力设备安全。

图1为柔性直流系统接入电网示意图。柔性直流输电系统与送端电网或受端电网阻抗匹配失当时，可能产生高频谐振，威胁电力系统和柔性直流的安全稳定运行。

目前，存在三类谐波谐振抑制方案：限制电网阻抗、优化柔性直流阻抗、增加辅助设备。

(1)现有技术中，电网阻抗与运行方式、负载、潮流等因素有关，其阻抗幅值、相位均可能大范围变化，因运行方式安排与多个因素有关、且雷击等交流故障也可能导致运行方式的强迫变化，限制运行方式避免谐波谐振的方案很难作为长期方案执行。

(2)增加辅助设备会带来额外的成本，且目前未见公开的辅助设备设计方法。

(3)通过优化控制策略，能在一定程度上减小谐波谐振风险，目前已公开的分析表明：相比直接前馈、前馈回路中增加低通滤波器有利于降低谐振风险。尽管如此，在长控制链路延时特征下，增加低通滤波器并不能完全规避高频谐振风险。

由上可知，由于交流电网阻抗与系统运行方式、负荷等多种因素相关，理论上无法穷举所有可能的电流电网状态，即使在分析的电网条件下不发生振荡，设计运行时仍可能因电网进入特殊状态而发生谐振。通过优化控制策略的方式可降低谐波谐振风险，但是由于其阻抗仍然存在负实部区间，理论上仍然存在与交流电网发生谐振的可能。

发明内容

本发明的目的在于提供串联型无源阻抗适配器参数设计方法，以实现在关注的频段范围内实现正阻抗特性，完全消除谐波谐振风险。

为了解决上述技术问题，第一方面，本发明实施例提供一种适用于柔性直流的串联型无源阻抗适配器参数设计方法，所述串联型无源阻抗适配器包括电容、电阻和电感，所述电容和所述电阻串联后与所述电感并联；

所述参数设计方法包括：

步骤1：

获取设定频率范围内的柔性直流交流阻抗；

根据所述柔性直流交流阻抗计算柔性直流交流阻抗评价指标；

步骤2：

设置参数A、参数B和参数C；

以额定电流仅流经所述电感支路，所述串联型无源阻抗适配器消耗的无功等于换流器额定功率的预设的A倍，计算得到所述电感初始参数；