雷击引发常规直流谐波振荡的机理与措施研究

发布时间：2021-11-29 00:52

　　针对现场某常规直流雷击后产生的谐波振荡问题,分析了其直流谐波振荡特性,通过建立交直流系统谐波传递模型,进一步研究了其产生机理;基于实时数字物理闭环仿真平台,复现现场振荡现象,并对振荡阻尼特性的影响因素进行了分析;提出基于控制优化的谐波振荡抑制措施,在仿真平台上验证了其有效性。研究成果为常规直流工程设计、雷击引发的谐波振荡风险评估及应对策略提供技术支撑。 

【文章来源】：电网技术. 2020,44(11)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

现场录波

调制过程由换流器触发控制决定，振荡分量一方面可能引起换流母线电压波动，波动分量通过锁相环PLL控制环节作用后引起同步相角的波动；另一方面，系统中的直流电压/电流/功率振荡量进入到直流控制调节器，最终引起触发角的波动。上述传递过程形成了一个闭环系统，如图2所示。由此可见，直流系统振荡特性与控制系统、交流侧网络阻抗特性、直流侧网络阻抗特性密切相关。图2中：GC为直流电压/电流/功率调节器的传递函数；GPLL为PLL锁相环环节的传递函数；ZS为交流电源等值内阻抗；Zf为交流滤波器阻抗；Zdc为换流器直流侧等效阻抗；(35)udc,(35)idc分别为直流电压电流的振荡分量；(35)uac,(35)iac分别为交流电压电流的振荡分量；(35)?c为触发角振荡分量；(35)ec为锁相环PLL输出的振荡分量。

根据上述分析可知，本次事件是由于直流侧存在125Hz低阻抗谐振点，使得在系统故障扰动下出现了相关的特征分量，通过直流控制环节与交流系统形成闭环。125Hz振荡阻尼与交直流系统阻抗、直流控制相关。由于系统处于弱阻尼状态，在雷击扰动下，线路保护未动作，系统运行点发生变化进入负阻尼状态而导致125Hz谐波不稳定。在高压直流输电谐波不稳定分析方法和稳定判据方面，已有文献基于开关调制理论和阻抗扫描方法开展了大量研究[17-20]。然而，如图2可知交直流系统相互作用特性与交流阻抗、直流阻抗及控制系统密切相关，是一个强非线性系统；同时，雷击扰动过程难以通过解析计算过程描述，因此本文采用基于实时数字物理闭环仿真平台，结合本节机理与特性分析，开展仿真复现分析与措施验证，平台采用与现场一致的直流控制保护设备。

【参考文献】：
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本文编号：3525501