特高壓直流輸電系統對電網諧波污染的仿真分析

張郭晶

（國網江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運檢中心，江蘇南京，210000）

特高壓直流輸電系統對電網諧波污染的仿真分析

張郭晶

（國網江蘇省電力公司檢修分公司特高壓交直流運檢中心，江蘇南京，210000）

本文首先介紹了特高壓直流輸電技術，并以具體案例為基礎，對特高壓直流輸電系統對電網的諧波污染展開了仿真分析過程，最終對仿真結果進行了討論。

特高壓直流輸電系統；電網；諧波污染；仿真

0 前言

在過去很長一段時間內，我國電力系統所采用的一直為交流輸電技術，隨著電網改造的不斷深入，傳統的交流輸電技術已經無法適應電網改造的需求。特高壓直流輸電技術具有輸電距離長且效率高的特點，但受換流站接線方案的影響，很容易出現諧波污染的問題，因此，對其進行仿真分析十分必要。

1 特高壓直流輸電技術

特高壓直流輸電技術指的是電壓等級在±800kV及以上的基礎上，所實現的一種輸電技術。相對于傳統的交流輸電技術而言，特高壓直流輸電技術具有傳輸距離遠電力容量大的特點，將其應用到電網中，能夠使電網的運行效率得到提高。但需要認識到的是，這一技術同樣具有一定的缺陷。該技術采用12脈沖換流站為主要接線方案，受其影響，諧波問題較容易出現。眾所周知，諧波的存在一旦超過了一定限度與范圍，必定會對電網造成污染，因此，如何解決特高壓直流輸電技術下的諧波污染問題便成為了當前電力領域工作的重點。

2 特高壓直流輸電系統對電網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，對特高壓直流輸電系統對電網諧波污染問題進行了仿真分析。

2.1 案例概況

工程響應“十二五”期間國家電網改造計劃，根據對工程當地自然以及人文特點的考慮，將大量的風力發電廠進行了并網，并逐漸投入了使用。并網后的風力發電廠，其發電效率得到了極大的提高，且發電容量增大，為工程當地用電問題的解決帶來了幫助，工程部分地區的上網風電與火電大捆，并采用特高壓直流輸電技術實現電力輸出，在此基礎上，達到了國家對西電東送戰略的要求。在特高壓直流輸電系統使用一段時間后，發現電網出現了諧波污染問題，對于電網運行穩定性與安全性的保證會產生一定的影響，因此對其進行了仿真分析。

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行接線方式以及單極大地回路運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脈沖換流器串聯投入，在使用過程中，能夠達到較好的環流效果。不同接線方式下，諧波的含量也不存在一定的差別，以雙極運行接線方式為例，其在運行11次時，每一次的諧波含有率為3.60%，在運行25次時，每一次的諧波含有率為0.82%，在運行37次時，每一次的諧波含有率為0.09%，在運行49次時，每一次的諧波含有率為0.08%。由此可見，隨著次數的增加，其諧波的含有率也會逐漸減少。單極運行接線方式同樣如此。但需要注意的是，相對于雙極運行接線方式而言，其每一次的諧波含有率均相對較少。

2.3 諧波潮流算法

單極運行方式與雙極運行方式在諧波含有率方面存在差別，與此同時，兩者在輸送容量方面也有所差別，理論與實踐均顯示，前者的輸送容量相對較小，因此，工程中主要將單極運行方式應用到了對于容量要求較低的區域，后者則相反。通過對換流站不同運行方式下線路的諧波電流畸變率的分析，有關人員獲得了大量的數據，對比數據發現，存在一部分工況，其諧波污染十分嚴重，分析原因，與該工況下采用的直流換電站的特點以及運行方式存在聯系。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，根據其節點聯系的緊密程度，其網絡中支路數會存在一定的差別，兩者主要成正比，換句換說，隨著聯系緊密性的增加，后者的數量也會逐漸增多。在此基礎上，外部等值抗阻以及節點間的壓降也會受到影響。該工況下節點的緊密程度相對較小，由此導致的一系列變化，使得其出現了諧波污染方面的問題。通過對換流站不同運行方式下各節點的諧波電流畸變率的數據的分析發現，各節點之間聯系的緊密程度越高，其諧波的污染情況也就越少，與此同時，污染的范圍也就能夠得到控制。

3 仿真結果分析

通過對案例工程在特高壓直流輸電系統下的諧波污染情況的分析發現，受這一系統的影響，工程中存在著諧波污染問題。通過對不同節點以及不同線路的諧波污染情況的分析發現，諧波污染程度的強弱以及污染范圍的大小與其節點問題存在聯系。綜合的說，節點之間聯系的緊密性如何，會影響諧波污染的整體情況。節點之間緊密性越高，在一系列的連續反應下，諧波的污染范圍也就越小，污染程度也會相對較弱，反之則否。

為了特高壓直流輸電技術在諧波污染方面存在的問題，有必要對其節點之間聯系的緊密程度的問題加以進一步分析，這樣才能得出更加切實有效的數據，進而為研究提供支持。除此之外，在改造后的電網投入運行之前，對其諧波污染的情況進行計算與分析也十分必要，要在未雨綢繆的基礎上，提出具體的解決諧波污染的策略，以為電網的運行打造更加良好的環境。

4 結論

特高壓直流輸電系統的應用會帶來電網諧波污染問題，為降低污染程度，縮小污染范圍，需要在提前計算污染情況的基礎上，盡可能的對節點之間聯系的緊密性進行控制，提高緊密程度，進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