Hvdc系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法
【专利摘要】本发明公开了一种HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法，其步骤：S1、根据已知的换流母线的工频电压、直流电流的直流分量以及触发指令角，建立电压电流开关函数，求出电压电流的开关函数的工频序分量幅值；S2、根据交直流等效电路求出交流系统二次等值谐波阻抗Zac2和直流系统一次等值谐波阻抗Zdc1；S3、计算谐波换流变压器饱和型谐波不稳定的饱和稳定因子λ；S4、当λ大于1时，扰动将随着时间而增大，系统出现不稳定；当λ小于1时，扰动将随着时间而衰减，系统最终趋于稳定。本发明方法理论依据思路清晰，计算表达式简单，参数易得，且可以定量评估换流变压器饱和型谐波不稳定发生的程度。
【专利说明】HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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 domainanalysis》(《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 saturationinstability 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队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A的理论计算仍然十分复杂，同样只能通过仿真的方法获取。
[0004]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:
[0005]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:
[0006]Udr=uarsua+ubrsub+ucrsuc[0007]
【权利要求】
1.HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法，其特征在于，包括以下步骤:S1、根据已知的换流母线的工频电圧&、b和直流电流的直流分量Itkci以及触发指令角a 0,建立电压电流开关函数，求出电压电流的开关函数的工频序分量幅值Sul和 Sil ； S2、根据交直流等效电路求出交流系统二次等值谐波阻抗Zae2和直流系统一次等值谐波阻抗Zdcl ；S3、计算谐波换流变压器饱和型谐波不稳定的饱和稳定因子X，计算表达式如下:
2.根据权利要求1所述的HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法，其特征在于，步骤SI中Sul和Sil的计算步骤如下:S11、根据已知的换流母线的工频电压[>ml、和，直流电流的直流分量Itkci以及触发指令角a ^，计算同步电压相位的偏移；设和分别表示换相电压的a分量和P分量，通过下式计算:
3.根据权利要求1所述的HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法，其特征在于，步骤S3中功率因数角p可由求得，其中a为触发指令角；ii为换相角’可根据
4.根据权利要求1所述的HVDC系统换流变压器铁芯饱和型谐波不稳定判定的方法，其特征在于，步骤S3中N为变压器产生的正序二次谐波电流和变压器阀侧绕组注入直流的比值系数，该系数与变压器的结构特性、交流励磁状况等因素有关；其计算步骤:S31、对换流变压器阀侧输入10组直流电流Ia(l、Ibo和I。。，测得对应换流变压器网侧的正序二次谐波电流7其中，4是仅考虑变压器铁芯饱和时流入换流变压器交流侧绕组的正序二次谐波电流，Ia0> Ibo和U分别是注入换流变压器阀侧绕组三相直流电流，以流入换流变压器阀侧绕组为正方向； S32、根据公式
【文档编号】G01R23/16GK103728506SQ201310539712
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月4日 优先权日:2013年11月4日
【发明者】王钢, 李海锋, 刘俊磊, 梁远升, 钟庆, 汪隆君, 麦国浩 申请人:华南理工大学