不对称交流电网下MMC-HVDC系统谐波分析

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.03.013

电器与能效管理技术 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (3): 68-75.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2021.03.013

不对称交流电网下MMC-HVDC系统谐波分析

陈和洋¹, 郭峰², 叶荣³

1.国网龙岩供电公司, 福建龙岩 364000
2.国网泉州供电公司, 福建泉州 362000
3.国网福州供电公司, 福建福州 350009

收稿日期:2020-12-27 出版日期:2021-03-30 发布日期:2021-04-14
作者简介:陈和洋(1994—),男,主要从事柔性直流输电系统的谐波分析与抑制技术研究。|郭峰(1995—),男,主要从事低压配电网人身触电保护。|叶荣(1994—),男,主要从事电力系统故障诊断。

Harmonic Analysis of MMC-HVDC System in Asymmetric AC Power Grid

CHEN Heyang¹, GUO Feng², YE Rong³

1. State Grid Longyan Power Supply Company, Longyan 364000, China
2. State Grid Quanzhou Power Supply Company, Quanzhou 362000, China
3. State Grid Fuzhou Power Supply Company, Fuzhou 350009, China

Received:2020-12-27 Online:2021-03-30 Published:2021-04-14

摘要/Abstract

摘要：

当柔性直流输电系统(MMC-HVDC)所连接的交流系统发生不对称故障时,换流站的交流母线电压不再平衡,存在负序分量和零序分量,这使得柔性直流输电系统中的交直流侧谐波分布情况变得比较复杂。为了研究该情况下系统交直流侧谐波电压和谐波电流的传递规律,以及桥臂的瞬时功率波动情况,首先基于对称分量法和动态相量进行理论推导,然后在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型。最后,根据仿真结果对稳态和故障状态下的电压电流谐波分布情况进行分析,验证了不对称故障状态下交直流侧谐波的传递和桥臂功率波动规律,为相关抑制和控制策略提供参考。

关键词: 不对称故障, 柔性直流输电, 谐波分析, 功率波动, 负序分量

Abstract:

When an asymmetrical fault occurs in the AC system connected to the MMC-HVDC,the AC bus voltage of the converter station is no longer balanced,and there are negative sequence components and zero sequence components,which makes the distribution of harmonic on the AC-DC side of MMC-HVDC more complicated.In order to study the transmission law of harmonic voltage and harmonic current on the AC-DC side of the system,as well as the instantaneous power fluctuations of the bridge arm in this case,this paper firstly derives theoretically based on the symmetrical component method and dynamic phasor,and then builds the simulation model in PSCAD/EMTDC.Finally,the voltage and current harmonic distribution in the steady state and the fault state are analyzed according to the simulation results,and it verifies the transmission of harmonics on the AC-DC side and the law of bridge arm power fluctuations in the asymmetric fault state which provides references for related suppression and control strategies.

Key words: asymmetric fault, MMC-HVDC, harmonic analysis, power fluctuation, negative sequence component

中图分类号:

TM72

陈和洋, 郭峰, 叶荣. 不对称交流电网下MMC-HVDC系统谐波分析[J]. 电器与能效管理技术, 2021, 0(3): 68-75.

CHEN Heyang, GUO Feng, YE Rong. Harmonic Analysis of MMC-HVDC System in Asymmetric AC Power Grid[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2021, 0(3): 68-75.

图/表 13

图1

图2

图3

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表1

图5

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表2

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参考文献 15

[1]	蔡振才. 柔性直流输电系统调试技术[M]. 北京: 中国电力出版社, 2017.
[2]	徐政. 柔性直流输电系统[M]. 北京: 机械工业出版社, 2017.
[3]	屠卿瑞, 徐政, 管敏渊, 等. 模块化多电平换流器环流抑制控制器设计[J]. 电力系统自动化, 2010,34(18):57-61.
[4]	屠卿瑞, 徐政, 郑翔, 等. 模块化多电平换流器型直流输电内部环流机理分析[J]. 高电压技术, 2010,36(2):547-552.
[5]	雷鸣, 李耀华, 葛琼璇, 等. MMC变流器模块电压波动对输出电压的影响[J]. 电机与控制学报, 2014,18(3):25-33.
[6]	陈富裕, 刘丽军, 郑文迪, 等. 基于实时网络潮流优化与传输功率均衡控制的VSC-MTDC优化下垂控制策略[J]. 电器与能效管理技术, 2018(20):28-35.
[7]	XU D, HAN M X, GOLE A M. Propagation of AC background harmonics in MMC HVDC multiterminal systems due to resonances and mitigation measures[J]. IEEE Transactions on Power Delivery, 2018,33(1):229-238.
[8]	许冬, 韩民晓, 于思超, 等. 交流背景谐波对MMC多端直流的影响分析及抑制策略[J]. 电工电能新技术, 2017(6):9-15.
[9]	魏成伟, 雷鸣, 郑连清. 交流系统不对称故障时VSC-HVDC控制策略研究[J]. 电器与能效管理技术, 2018(2):25-31.
[10]	马世强, 余利霞, 郑连清. MMC-HVDC交流侧不对称故障特性分析与保护策略[J]. 华北电力大学学报(自然科学版), 2015,42(6):35-42.
[11]	王振浩, 张震, 李国庆. 基于补偿原理的MMC-HVDC系统不对称故障控制策略[J]. 电力系统自动化, 2017,41(17):94-100.
[12]	赵成勇, 曹春刚. MMC-HVDC系统的不对称故障控制策略[C]∥ 中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十七届学术年会, 2011: 1-7.
[13]	夏黄蓉, 韩民晓, 姚蜀军, 等. 模块化多电平换流器动态相量建模[J]. 电工技术学报, 2015,30(S2):120-127.
[14]	邱杨鑫, 钟庆, 洪潮, 等. 三相模块化多电平换流器动态相量谐波分析模型[J]. 南方电网技术, 2017,11(9):16-22.
[15]	洪潮, 冯俊杰, 钟庆, 等. 多端柔性直流输电系统谐波特性及交互机理分析[J]. 南方电网技术, 2018,12(6):1-9.

参数	数值
交流系统1与2短路比	2.5
单个换流站的额定容量/MVA	500
换流变压器容量/MVA	530
换流变压器额定变比	230/167
直流侧额定电压/kV	±320
直流侧额定电流/kA	1.6
子模块电容/mF	10

状态	交流侧1	谐波次数	MMC1/MMC2直流侧	谐波次数	交流侧2	谐波次数
稳态	u_ac1	基波	I_dc	直流分量	u_ac2	基波
	i_ac1	基波	U_dc	直流分量	i_ac2	基波
	u_v_j	直流分量、基波	u_p_j、u_n_j	0、1、2次	u_v_j	直流分量、基波
	i_v_j	基波	i_p_j、i_n_j	0、1、2次	i_v_j	基波
故障	u_ac1	1、3、5次	I_dc	0、2、4、6次	u_ac2	1、3、5、7次
	i_ac1	1、3、5次	U_dc	0、2、4、6次	i_ac2	1、3、5、7次
	u_v_j	0、1、3、5次	u_p_j、u_n_j	0~6次	u_v_j	0、1、3、5、7次
	i_v_j	1、3、5次	i_p_j、i_n_j	0~6次	i_v_j	1、3、5、7次

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Harmonic Analysis of MMC-HVDC System in Asymmetric AC Power Grid

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[1]	陈卫中. 基于断路器断口CT零漂值判据的直流断路器自保护策略研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(12): 28-34.
[2]	李清波. 电阻型超导限流器电阻特性测试及其建模方法研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(12): 67-73.
[3]	陈世锋, 陈北海, 孙玉民, 张振华, 李相俊, 刘怀照. 新能源侧百兆瓦时级储能电站系统集成技术研究与应用[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(10): 47-54.
[4]	赵静, 万瑞妮, 郭敏, 朱月. 电池储能系统在并网风电场运行中的协调控制研究[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(10): 71-76.