特高压直流输电系统对电网谐波污染的仿真分析

张郭晶

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心，江苏南京，210000）

特高压直流输电系统对电网谐波污染的仿真分析

张郭晶

（国网江苏省电力公司检修分公司特高压交直流运检中心，江苏南京，210000）

本文首先介绍了特高压直流输电技术，并以具体案例为基础，对特高压直流输电系统对电网的谐波污染展开了仿真分析过程，最终对仿真结果进行了讨论。

特高压直流输电系统；电网；谐波污染；仿真

0 前言

在过去很长一段时间内，我国电力系统所采用的一直为交流输电技术，随着电网改造的不断深入，传统的交流输电技术已经无法适应电网改造的需求。特高压直流输电技术具有输电距离长且效率高的特点，但受换流站接线方案的影响，很容易出现谐波污染的问题，因此，对其进行仿真分析十分必要。

1 特高压直流输电技术

特高压直流输电技术指的是电压等级在±800kV及以上的基础上，所实现的一种输电技术。相对于传统的交流输电技术而言，特高压直流输电技术具有传输距离远电力容量大的特点，将其应用到电网中，能够使电网的运行效率得到提高。但需要认识到的是，这一技术同样具有一定的缺陷。该技术采用12脉冲换流站为主要接线方案，受其影响，谐波问题较容易出现。众所周知，谐波的存在一旦超过了一定限度与范围，必定会对电网造成污染，因此，如何解决特高压直流输电技术下的谐波污染问题便成为了当前电力领域工作的重点。

2 特高压直流输电系统对电网谐波污染的仿真分析

文章本部分以具体谐波污染案例为例，对特高压直流输电系统对电网谐波污染问题进行了仿真分析。

2.1 案例概况

工程响应“十二五”期间国家电网改造计划，根据对工程当地自然以及人文特点的考虑，将大量的风力发电厂进行了并网，并逐渐投入了使用。并网后的风力发电厂，其发电效率得到了极大的提高，且发电容量增大，为工程当地用电问题的解决带来了帮助，工程部分地区的上网风电与火电大捆，并采用特高压直流输电技术实现电力输出，在此基础上，达到了国家对西电东送战略的要求。在特高压直流输电系统使用一段时间后，发现电网出现了谐波污染问题，对于电网运行稳定性与安全性的保证会产生一定的影响，因此对其进行了仿真分析。

2.2 直流换流站谐波源模型

直流换流站接线方式包括双极运行接线方式以及单极大地回路运行接线方式等共三种，以前者为例，这一接线方式主要采用了每站每极12脉冲换流器串联投入，在使用过程中，能够达到较好的环流效果。不同接线方式下，谐波的含量也不存在一定的差别，以双极运行接线方式为例，其在运行11次时，每一次的谐波含有率为3.60%，在运行25次时，每一次的谐波含有率为0.82%，在运行37次时，每一次的谐波含有率为0.09%，在运行49次时，每一次的谐波含有率为0.08%。由此可见，随着次数的增加，其谐波的含有率也会逐渐减少。单极运行接线方式同样如此。但需要注意的是，相对于双极运行接线方式而言，其每一次的谐波含有率均相对较少。

2.3 谐波潮流算法

单极运行方式与双极运行方式在谐波含有率方面存在差别，与此同时，两者在输送容量方面也有所差别，理论与实践均显示，前者的输送容量相对较小，因此，工程中主要将单极运行方式应用到了对于容量要求较低的区域，后者则相反。通过对换流站不同运行方式下线路的谐波电流畸变率的分析，有关人员获得了大量的数据，对比数据发现，存在一部分工况，其谐波污染十分严重，分析原因，与该工况下采用的直流换电站的特点以及运行方式存在联系。从某种程度上看，在该工况下的直流换电站可以作为谐波恒电流源，根据其节点联系的紧密程度，其网络中支路数会存在一定的差别，两者主要成正比，换句换说，随着联系紧密性的增加，后者的数量也会逐渐增多。在此基础上，外部等值抗阻以及节点间的压降也会受到影响。该工况下节点的紧密程度相对较小，由此导致的一系列变化，使得其出现了谐波污染方面的问题。通过对换流站不同运行方式下各节点的谐波电流畸变率的数据的分析发现，各节点之间联系的紧密程度越高，其谐波的污染情况也就越少，与此同时，污染的范围也就能够得到控制。

3 仿真结果分析

通过对案例工程在特高压直流输电系统下的谐波污染情况的分析发现，受这一系统的影响，工程中存在着谐波污染问题。通过对不同节点以及不同线路的谐波污染情况的分析发现，谐波污染程度的强弱以及污染范围的大小与其节点问题存在联系。综合的说，节点之间联系的紧密性如何，会影响谐波污染的整体情况。节点之间紧密性越高，在一系列的连续反应下，谐波的污染范围也就越小，污染程度也会相对较弱，反之则否。

为了特高压直流输电技术在谐波污染方面存在的问题，有必要对其节点之间联系的紧密程度的问题加以进一步分析，这样才能得出更加切实有效的数据，进而为研究提供支持。除此之外，在改造后的电网投入运行之前，对其谐波污染的情况进行计算与分析也十分必要，要在未雨绸缪的基础上，提出具体的解决谐波污染的策略，以为电网的运行打造更加良好的环境。

4 结论

特高压直流输电系统的应用会带来电网谐波污染问题，为降低污染程度，缩小污染范围，需要在提前计算污染情况的基础上，尽可能的对节点之间联系的紧密性进行控制，提高紧密程度，进而减轻谐波污染的影响。

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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