特高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)諧波污染的仿真分析

張郭晶

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，江蘇南京，210000）

特高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)諧波污染的仿真分析

張郭晶

（國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運(yùn)檢中心，江蘇南京，210000）

本文首先介紹了特高壓直流輸電技術(shù)，并以具體案例為基礎(chǔ)，對(duì)特高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染展開(kāi)了仿真分析過(guò)程，最終對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了討論。

特高壓直流輸電系統(tǒng)；電網(wǎng)；諧波污染；仿真

0 前言

在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)電力系統(tǒng)所采用的一直為交流輸電技術(shù)，隨著電網(wǎng)改造的不斷深入，傳統(tǒng)的交流輸電技術(shù)已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)電網(wǎng)改造的需求。特高壓直流輸電技術(shù)具有輸電距離長(zhǎng)且效率高的特點(diǎn)，但受換流站接線方案的影響，很容易出現(xiàn)諧波污染的問(wèn)題，因此，對(duì)其進(jìn)行仿真分析十分必要。

1 特高壓直流輸電技術(shù)

特高壓直流輸電技術(shù)指的是電壓等級(jí)在±800kV及以上的基礎(chǔ)上，所實(shí)現(xiàn)的一種輸電技術(shù)。相對(duì)于傳統(tǒng)的交流輸電技術(shù)而言，特高壓直流輸電技術(shù)具有傳輸距離遠(yuǎn)電力容量大的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到電網(wǎng)中，能夠使電網(wǎng)的運(yùn)行效率得到提高。但需要認(rèn)識(shí)到的是，這一技術(shù)同樣具有一定的缺陷。該技術(shù)采用12脈沖換流站為主要接線方案，受其影響，諧波問(wèn)題較容易出現(xiàn)。眾所周知，諧波的存在一旦超過(guò)了一定限度與范圍，必定會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成污染，因此，如何解決特高壓直流輸電技術(shù)下的諧波污染問(wèn)題便成為了當(dāng)前電力領(lǐng)域工作的重點(diǎn)。

2 特高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)諧波污染的仿真分析

文章本部分以具體諧波污染案例為例，對(duì)特高壓直流輸電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題進(jìn)行了仿真分析。

2.1 案例概況

工程響應(yīng)“十二五”期間國(guó)家電網(wǎng)改造計(jì)劃，根據(jù)對(duì)工程當(dāng)?shù)刈匀灰约叭宋奶攸c(diǎn)的考慮，將大量的風(fēng)力發(fā)電廠進(jìn)行了并網(wǎng)，并逐漸投入了使用。并網(wǎng)后的風(fēng)力發(fā)電廠，其發(fā)電效率得到了極大的提高，且發(fā)電容量增大，為工程當(dāng)?shù)赜秒妴?wèn)題的解決帶來(lái)了幫助，工程部分地區(qū)的上網(wǎng)風(fēng)電與火電大捆，并采用特高壓直流輸電技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力輸出，在此基礎(chǔ)上，達(dá)到了國(guó)家對(duì)西電東送戰(zhàn)略的要求。在特高壓直流輸電系統(tǒng)使用一段時(shí)間后，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)出現(xiàn)了諧波污染問(wèn)題，對(duì)于電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性與安全性的保證會(huì)產(chǎn)生一定的影響，因此對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。

2.2 直流換流站諧波源模型

直流換流站接線方式包括雙極運(yùn)行接線方式以及單極大地回路運(yùn)行接線方式等共三種，以前者為例，這一接線方式主要采用了每站每極12脈沖換流器串聯(lián)投入，在使用過(guò)程中，能夠達(dá)到較好的環(huán)流效果。不同接線方式下，諧波的含量也不存在一定的差別，以雙極運(yùn)行接線方式為例，其在運(yùn)行11次時(shí)，每一次的諧波含有率為3.60%，在運(yùn)行25次時(shí)，每一次的諧波含有率為0.82%，在運(yùn)行37次時(shí)，每一次的諧波含有率為0.09%，在運(yùn)行49次時(shí)，每一次的諧波含有率為0.08%。由此可見(jiàn)，隨著次數(shù)的增加，其諧波的含有率也會(huì)逐漸減少。單極運(yùn)行接線方式同樣如此。但需要注意的是，相對(duì)于雙極運(yùn)行接線方式而言，其每一次的諧波含有率均相對(duì)較少。

2.3 諧波潮流算法

單極運(yùn)行方式與雙極運(yùn)行方式在諧波含有率方面存在差別，與此同時(shí)，兩者在輸送容量方面也有所差別，理論與實(shí)踐均顯示，前者的輸送容量相對(duì)較小，因此，工程中主要將單極運(yùn)行方式應(yīng)用到了對(duì)于容量要求較低的區(qū)域，后者則相反。通過(guò)對(duì)換流站不同運(yùn)行方式下線路的諧波電流畸變率的分析，有關(guān)人員獲得了大量的數(shù)據(jù)，對(duì)比數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，存在一部分工況，其諧波污染十分嚴(yán)重，分析原因，與該工況下采用的直流換電站的特點(diǎn)以及運(yùn)行方式存在聯(lián)系。從某種程度上看，在該工況下的直流換電站可以作為諧波恒電流源，根據(jù)其節(jié)點(diǎn)聯(lián)系的緊密程度，其網(wǎng)絡(luò)中支路數(shù)會(huì)存在一定的差別，兩者主要成正比，換句換說(shuō)，隨著聯(lián)系緊密性的增加，后者的數(shù)量也會(huì)逐漸增多。在此基礎(chǔ)上，外部等值抗阻以及節(jié)點(diǎn)間的壓降也會(huì)受到影響。該工況下節(jié)點(diǎn)的緊密程度相對(duì)較小，由此導(dǎo)致的一系列變化，使得其出現(xiàn)了諧波污染方面的問(wèn)題。通過(guò)對(duì)換流站不同運(yùn)行方式下各節(jié)點(diǎn)的諧波電流畸變率的數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn)，各節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密程度越高，其諧波的污染情況也就越少，與此同時(shí)，污染的范圍也就能夠得到控制。

3 仿真結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)案例工程在特高壓直流輸電系統(tǒng)下的諧波污染情況的分析發(fā)現(xiàn)，受這一系統(tǒng)的影響，工程中存在著諧波污染問(wèn)題。通過(guò)對(duì)不同節(jié)點(diǎn)以及不同線路的諧波污染情況的分析發(fā)現(xiàn)，諧波污染程度的強(qiáng)弱以及污染范圍的大小與其節(jié)點(diǎn)問(wèn)題存在聯(lián)系。綜合的說(shuō)，節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密性如何，會(huì)影響諧波污染的整體情況。節(jié)點(diǎn)之間緊密性越高，在一系列的連續(xù)反應(yīng)下，諧波的污染范圍也就越小，污染程度也會(huì)相對(duì)較弱，反之則否。

為了特高壓直流輸電技術(shù)在諧波污染方面存在的問(wèn)題，有必要對(duì)其節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密程度的問(wèn)題加以進(jìn)一步分析，這樣才能得出更加切實(shí)有效的數(shù)據(jù)，進(jìn)而為研究提供支持。除此之外，在改造后的電網(wǎng)投入運(yùn)行之前，對(duì)其諧波污染的情況進(jìn)行計(jì)算與分析也十分必要，要在未雨綢繆的基礎(chǔ)上，提出具體的解決諧波污染的策略，以為電網(wǎng)的運(yùn)行打造更加良好的環(huán)境。

4 結(jié)論

特高壓直流輸電系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)電網(wǎng)諧波污染問(wèn)題，為降低污染程度，縮小污染范圍，需要在提前計(jì)算污染情況的基礎(chǔ)上，盡可能的對(duì)節(jié)點(diǎn)之間聯(lián)系的緊密性進(jìn)行控制，提高緊密程度，進(jìn)而減輕諧波污染的影響。

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Simulation and analysis of the harmonic pollution of UHV DC transmission system

Zhang Guojing
（State Grid Jiangsu electric power company maintenance branch UHV AC and DC Inspection CenterNanjing Jiangsu 210000）

This paper first introduces the HVDC transmission technology,and the specific case is based on the harmonic pollution of UHVDC transmission system on power system carried out simulation analysis process, finally the simulation results are discussed.

extra high voltage direct current transmission system;power system;harmonic pollution; simulation