CN113346521A - 基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法 - Google Patents

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郭春义
彭意
杜东冶
杨硕
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Abstract

本发明提供了一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，所述高频振荡抑制方法是在柔性直流换流器的交流侧并联一个阻抗调谐装置；所述阻抗调谐装置由电容、电感、电阻元件串联组成；所述电容参数由无功补偿容量决定；所述电阻和电感参数通过使柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内以及有功损耗来同时确定；该阻抗调谐装置能够有效地抑制柔性直流输电系统的高频振荡现象。

Description

基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法
技术领域
本发明属于输配电技术领域，具体涉及一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法。
背景技术
柔性直流输电技术凭借其谐波含量低、无换相失败问题、有功和无功功率独立控制等优势，已在直流输电工程中得到了广泛应用。但近年来柔直工程中出现了高频振荡现象，对系统造成了一定的危害。针对工程中出现的高频振荡问题，许多文献提出了在前馈电压附加滤波及附加阻尼等措施来抑制高频振荡，但这些措施都是从换流器内部的控制系统出发来改善阻抗特性，换流器的阻抗特性不能在宽频段范围内得到很好改善。因此有必要提出一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，来更好地改善柔性直流换流器交流侧的阻抗特性，从而抑制高频振荡。
本发明提出了一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法。在柔性直流换流器交流侧并联一个基于电容、电感、电阻元件串联的阻抗调谐装置；根据柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定电容参数；根据柔性直流输电系统所允许的有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内来同时确定电阻和电感参数。所提出的高频振荡抑制方法能有效抑制系统的高频振荡。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，其目的是为了有效抑制交流电网与含有延时的柔性直流输电系统交互作用引起的高频振荡失稳现象，从而有效提高系统的稳定裕度。
实现上述目的所采用的解决方案为：
一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1，根据柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定电容参数；
步骤2，根据柔性直流输电系统所允许的有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内来同时确定电阻和电感参数；
步骤3，将步骤1和步骤2得到的电容、电感、电阻串联后并联在柔性直流换流器的交流侧。
所述步骤1的过程具体为：
根据柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定电容参数：
Figure BDA0003096064470000021
其中，Qc为系统所允许的无功补偿容量，U为交流电压，f1为基频50Hz。
步骤2中，电阻和电感取值是基于有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内确定：
Figure BDA0003096064470000022
Figure BDA0003096064470000023
其中，PLoss为系统所允许的有功损耗，Z1为原始柔性直流换流器的交流侧阻抗，Z2为并联的阻抗调谐装置的阻抗，Z为并联阻抗调谐装置后柔性直流换流器的交流侧阻抗。
在步骤3中，将步骤1和步骤2中确定好参数的电容、电感、电阻串联后并联在柔性直流换流器的交流侧。
本发明提供的一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，能够改变柔性直流换流器的交流侧的阻抗特性，从而有效抑制柔性直流输电系统中的高频振荡问题，提升系统的稳定裕度。
附图说明
图1为本发明提供的阻抗调谐装置结构示意图。
图2为本发明提供的MMC系统在0.4s延时改变，并在0.48s投入阻抗调谐装置的PSCAD/EMTDC仿真波形。
具体实施方式
本发明提供了一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，该阻抗调谐装置由电容电感电阻元件构成如图1所示，首先根据柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定电容参数C，
Figure BDA0003096064470000031
其中，Qc为系统所允许的无功补偿容量，U为交流电压，f1为基频50Hz；然后根据有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内来同时确定电阻R和电感参数L，
Figure BDA0003096064470000032
其中，PLoss为系统所允许的有功损耗，Z1为原始柔性直流换流器的交流侧阻抗，Z2为并联的阻抗调谐装置的阻抗，Z为并联阻抗调谐装置后柔性直流换流器的交流侧阻抗；最后将确定好参数的电容、电感、电阻串联后并联在柔性直流换流器的交流侧。
下面以额定功率为1250MW，交流电压为525kV的MMC系统为例，对基于阻抗调谐的高频振荡抑制方法进行设计及验证。本算例中选取5％的有功功率作为无功补偿容量，计算出电容的取值0.72μF；根据有功损耗在1％以内、MMC侧阻抗相位在30°—70°之间得出电阻和电感的取值范围，本算例中选择电感为0.0425H，R＝160Ω。图2给出了本算例的仿真结果，初始状态时，MMC系统延时取50微秒，系统稳定运行，在t＝0.4s时，将延时阶跃至500微秒，MMC系统发生高频振荡失稳，t＝0.48s时，投入所提的阻抗调谐装置，MMC系统恢复稳定，说明本发明提供的基于阻抗调谐的高频振荡抑制方法可以有效抑制柔性直流输电系统中的高频振荡现象失稳，从而有效提高系统的稳定裕度。
上述实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种基于阻抗调谐的柔性直流输电系统的高频振荡抑制方法，其特征在于，所述高频振荡抑制方法是在柔性直流换流器的交流侧并联一个由电容、电感、电阻元件串联组成的阻抗调谐装置；所述高频振荡抑制方法包括如下步骤：
步骤1，根据柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定电容参数；
步骤2，根据柔性直流输电系统所允许的有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内来同时确定电阻和电感参数。
步骤3，将确定好参数的电容、电感、电阻元件串联所组成的阻抗调谐装置并联在柔性直流换流器的交流侧。
2.根据权利要求1所述的基于阻抗调谐的高频振荡抑制方法，其特征在于，阻抗调谐装置中的电容由柔性直流输电系统所允许的无功补偿容量大小确定：
Figure FDA0003096064460000011
其中，Qc为系统所允许的无功补偿容量，U为交流电压，f1为基频50Hz。
3.根据权利要求1所述的基于阻抗调谐的高频振荡抑制方法，其特征在于，阻抗调谐装置中的电感和电阻由柔性直流输电系统所允许的有功损耗以及并联阻抗调谐装置后使得柔性直流换流器阻抗特性重塑至特定范围内来同时确定：
Figure FDA0003096064460000012
Figure FDA0003096064460000013
其中，PLoss为系统所允许的有功损耗，Z1为原始柔性直流换流器的交流侧阻抗，Z2为并联的阻抗调谐装置的阻抗，Z为并联阻抗调谐装置后柔性直流换流器的交流侧阻抗。
4.根据权利要求1所述的基于阻抗调谐的高频振荡抑制方法，其特征在于，将确定好参数的电容、电感、电阻元件串联所组成的阻抗调谐装置并联在柔性直流换流器的交流侧：
Figure FDA0003096064460000021
其中，R、L、C分别为电阻、电感、电容。
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