郑州换流站的交直流混连系统的支路连接情况如图5所示,同换流站母线直接相连的有3条线路,当其中某条线路作为谐波电流源注入支路,从该支路看入的母线等效阻抗相当于除此线路的其余交流线路同滤波器并联后再同直流系统等效阻抗进行并联。

由于直流系统对于交流系统中的正负序背景谐波体现的不同特性,所以应该分别计算整个系统的正负序谐波阻抗。
在仿真模型中从各条支路注入谐波电流到混联系统连接母线,通过测量母线上的谐波电压得到谐波阻抗的仿真值,将仿真结果同式(10)、(11)计算得到的系统母线谐波阻抗值进行对比,结果如图6、7所示。


图6和图7分别为混联系统连接母线上的负序和正序谐波阻抗幅频特性。从图中可以看出通过公式计算得到的系统母线谐波阻抗幅值与仿真值基本吻合,但在系统阻抗值接近并联谐振点时幅值和频率都会有偏差,计算得到的谐振情况要严重于仿真值。但基本趋势相同,所以根据提出的计算方法可以估算出交直流混连系统连接母线上对于正序和负序谐波的放大特性,从而避免谐振点落在常见的背景谐波上,造成母线上严重的电压畸变。所以本文提出的公式对从理论分析特高压直流系统接入交流系统后系统谐振点的变化并计算背景谐波放大情况有一定意义。
由于交流系统中常见的较大背景谐波分量为正序7次和负序5次,以及零序3次,但零序分量不会作用于交流系统,所以重点只需考察系统中的正序7次和负序5次分量,如表1所示。

表1表明由于负序5次谐波阻抗较大,当谐波电流注入到母线上时会在母线上产生较大的谐波畸变,而正序7次谐波阻抗较小并不会产生明显影响。
对于本文中的郑州侧交直流混连系统的连接母线,从郑北支路输入的谐波在负序270Hz和正序270Hz会产生最严重的放大,从官渡支路输入的谐波会在负序240Hz和正序250Hz发生最严重的放大。调试试验阶段郑州官渡线路投运时换流母线谐波电压畸变率如表2所示。

实测数据显示5次谐波引起的母线谐波电压要远远大于其他次数的谐波电压,但其谐波含量并不会威胁系统正常运行。
5 结束语
本文通过考虑对侧换流站的系统参数对直流线路阻抗计算的影响,可以更加精确地确定从一侧换流站看入的直流线路阻抗特性,并且利用开关函数法将换流站以及直流系统等效至本侧交流系统,使得分析交直流混联系统母线上的谐波阻抗成为可能,可以进一步估算出谐波电流注入母线后产生的放大特性,最后的仿真也验证了上述理论分析的正确性。


参考文献
[1] 夏道止,沈赞埙.高压直流输电系统的谐波分析及滤波[M].北京:水利电力出版社,1994.