115、濾波換相換流器的典型故障瞬態(tài)諧波仿真研究（通欄排版稿）

1、濾波換相換流器的典型故障瞬態(tài)諧波仿真研究潘侃，羅隆福，許加柱，李勇，王智勇(湖南大學電氣與信息工程學院，湖南省長沙市410082)TransientHarmonicStudyofTypicalFaultsinFilterCommutatedConverterPANKanLUOLongfuXUJiazhuLIYongWANGZhiyong(CollegeofElectricalInfmationEngineeringHunanUniver

2、sityChangsha410082HunanProvinceChina)ABSTRACT:FFTanalysiswhichiscommonlyappliedinharmonicanalysisofHVDCpowersystemiscapablefdetectionmeasurementofharmonicinsteadystatethoughfthesakeofsubharmonicinterharmonicduringthemome

3、ntoffaultareinaccurateintransientstate.Indertoeliminatetheinaccuracyduringthetransientduetospectralleakagethispaperpresentsanenhancedmeasurementschemeofharmonicwhichcombinestheconceptofgroupenergyspectralleakageeliminati

4、onalgithmprocessedasimulationstudywhichincludesfaultontheDCbus3phasefaultonACbusinrectifierside3phasefaultonACbusininvertersideonaHVDCpowerdistributionsystemplatfmbaseonFilterCommutatedConverterwiththenewharmonicidentifi

5、cationschemeappliedontheACbusinrectifierside.Theresultofsimulationshows:duringthesethreetypicalfaults2ndharmonicisincreaseddrasticallylesspitfallspeaksisobservedinthewavefmduringthefaultcomparewiththeFFTharmonicidentific

6、ationalgithmwhichindicatesthenewschemecouldrevealmeacteristicinfmationoftheiginalharmonicsignalonanalysisoftransientharmonic.KEYWDS:groupharmonictransientharmonicFCCtypicalfaultsacteristicofharmonic摘要：摘要：HVDC輸電系統(tǒng)中諧波分析通常采

7、用FFT算法，在穩(wěn)態(tài)工況條件下FFT算法可以滿足精度和諧波檢測要求；但當系統(tǒng)發(fā)生故障的瞬間，系統(tǒng)電流中除特征諧波外，電流中存在間諧波和次諧波等分量；為了有效解決直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障瞬間諧波頻譜泄露。本文提出了一種結(jié)合能量群與消除頻譜泄露的復合諧波檢測算法，在建立了基于濾波換相換流器(FilterCommutatedConverterFCC)的HVDC輸電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對系統(tǒng)發(fā)生極母線對地短路，整流側(cè)交流母線三相接地短路及逆變側(cè)交流母線三

8、相接地短路三種典型故障進行了仿真研究，并對交流母線處的電流進行瞬態(tài)諧波檢測；結(jié)果表明：發(fā)生上述三種典型故障時，交流母線電流中的2次諧波含量發(fā)生激增，并與FFT諧波檢測算法相比，諧波群波形的毛刺及尖峰較少，但卻更銳，尖峰幅值更大，說明復合諧波檢測算法在分析故障瞬態(tài)電流時，能還原更多的諧波特征和信息量。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：諧波群，瞬態(tài)諧波，濾波換相換流器，典型故障，諧波特征0引言隨著高壓直流輸電(HVDC)的發(fā)展相關(guān)的諧波問題日顯突出。對換流變

9、壓器來說，諧波的存在不但會會造成諧波損耗，降低系統(tǒng)效率，更會引起發(fā)熱，震動，噪聲等問題。輕則降低系統(tǒng)工作壽命，重則會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，降低保護可靠性，甚至有可能引發(fā)并聯(lián)或串聯(lián)諧振，損壞電氣設(shè)備造成事故以及干擾通信線路的正常工作[1]。一般來說，電力系統(tǒng)電流、電壓波形通常不為純粹的正弦形式，而會由基波、周期性（4）?????????????d)()(2jjeIeI對式(3)中的非周期電流進行DFT可得：（5）???????1N021N02)

10、(N1)(knkIni式中：，，。????1N0kN)()(nnWnikI????1N0kN)(N1)(knWkIni??knNnW2πjkNe?但基于轉(zhuǎn)換效率的考慮，實際工程應(yīng)用中多采用FFT。若式(3)采用FFT的結(jié)果，那么I(k)周圍的諧波群則可以離散形式給出。因此通過式（6），即可實現(xiàn)對瞬態(tài)電流進行諧波檢測：（6）?????????????ppnnkIkI2)()(p參數(shù)由頻帶的寬度決定，其取值應(yīng)當足夠小，以確保精確檢測出I(k

11、)中全部所含頻率。本文中采用PSCAD搭建的模塊取p=3，間隔步長為nHz。以n=5次諧波為例，則：（7）2Hz2652Hz2602Hz2552Hz2502Hz2452Hz2402Hz235Hz250IIIIIIII???????由于THD的定義只顧及了周期性分量，而沒有計及非周期分量。因此采用電能質(zhì)量畸變率（PQD）[15]表達。本文中采用的是電流檢測模塊，結(jié)合諧波群的概念，給出電流電能質(zhì)量畸變率PQDi表達式如下：（8）%100PQ