河南省电力科学研究院 余晓鹏 张振安 李琼林

　　华北电力大学 陆明

　　1 引言

　　通常特高压直流换流站采用双十二脉动桥串联的形式，并且其传输距离也要比传统的高压直流输电要远，所以其阻抗特性会与常见的高压直流输电有区别。交直流混联系统的阻抗参数在特定情况下，会使系统的谐振频率接近常见的谐波分量频率，使得系统中的谐波放大，甚至发生互补谐振造成混联系统母线上较大的谐波电压畸变，引发系统运行不稳定[1-3]。直流系统对交流系统影响最大的是特征谐波 [4]，但针对特征谐波会有相应滤波器消除其对系统影响，由于滤波器的接入改变了系统谐振频率，使得系统新的谐振频率可能落在低次谐波上[5]，为了避免系统发生谐振和谐波放大，必须在设计时使得谐振点避开常见的系统背景谐波，而混联系统母线上的谐振频率还与直流系统的阻抗特性有关。为了分析直流系统对于交流系统的影响，文献[6]提出在特征谐波情况下直流线路谐波对于交流系统的模型，文献[7-8] 推导了高压直流的换流器阻抗特性，文献[9] 在上述阻抗模型的基础上进一步分析了谐波不稳定现象。本文在这些研究基础上将其推广至特高压直流输电，并利用此原理分析了哈密—郑州特高压直流系统接入河南省电网后对郑州站交流系统背景谐波的放大特性的影响，通过开关函数法得到郑州换流站交流侧背景谐波电压和电流的线性关系，进而对特高压直流系统接入交流系统后对于原交流系统背景谐波放大特性的影响进行分析。

　　2 基于开关函数的等效方法

　　2.1 开关函数简介

　　开关函数的基本原理是认为换流桥上半桥晶闸管导通时幅值为1，下半桥导通时幅值为-1，关断时幅值为0。

　　当处于换相过程时，电压开关函数近似取导通时幅值的一半，电流开关函数近似取一条固定斜率的直线。单相开关函数如图1所示，三相的开关函数只有相角互差120°。

　　2.2 背景谐波计算公式

　　对于系统中的背景谐波来说，由于其含量本来就很小，而开关函数中Fourier分解得到的n倍频分量的幅值为基频主导分量的1/n，对于特高压直流的双十二脉动换流站模型，除去基波分量幅值最大的分量次数为11次，在不计及换相角的情况下此分量幅值为基波分量的9%，如果考虑换相角后，波形更加接近正弦使得非基波分量进一步减小，所以在分析背景谐波的时候通常舍去基频分量以外的分量，只研究由基频主导分量所引起的主导非特征谐波，这样可以简化计算过程，物理意义更加明确[9]。将简化后的三相开关函数和系统谐波电压都写成矩阵的形式：