一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，该等效电路由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路、平波电抗器、直流滤波器和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器的高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。本实用新型专利技术用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路可以检测出直流输电系统中低次谐振频率离开基波频率和2次谐波频率的距离，从而判断出直流侧是否会发生严重的基波和2次谐振。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路。
技术介绍
随着高压直流输电工程的发展，直流输电系统的安全性越来越受重视。对于长距离大容量的高压直流输电工程，交流侧单相接地和相间短路均会在直流线路侧产生二次谐波电压，如果直流线路与其端部设备处于二次谐波谐振范围，就会产生危险的谐振过电压。 另外，直流线路同与其平行的交流线路由于耦合作用而出现50Hz谐波电流，如果直流系统在50Hz附近呈现低阻抗，将导致基频谐波电流过大。在稳态运行中，直流侧较大的基频谐波电流会使换流变压器产生直流偏磁，使铁芯饱和，从而出现过热和噪声增加等一系列现象，故障条件下的谐波电流往往会更大，可能会导致直流侧的过电压和保护误动等。因而需要对直流侧系统的低次谐波阻抗进行研究。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，能够检测低次串联谐振频率离开基波频率和2次谐波频率的距离， 即判断直流侧回路是否会发生严重的基波和2次谐振。本技术采用以下技术方案一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，该等效电路由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路、平波电抗器、直流滤波器和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器的高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。所述换流器采用12脉动换流器，其等效为四个串联的3脉动谐波电压源；所述3脉动谐波电压源的内部阻抗用电感L3p表示，所述电感L3p为实际换相电抗在一个换相周期内的平均值。所述换流器对地接有电容。本技术高压直流输电系统至少具有以下优点对本技术直流系统低次阻抗随频率的变化进行计算，扫描位置为从整流侧其中一极高压端阀出口，计算从高压阀出口看进去的直流系统串联阻抗。以某一个直流工程为例，通过计算发现，直流侧在59Hz和 83Hz附近呈低阻抗(见图2)，即谐振频率离开基频和2次频率的距离分别为9Hz和17Hz。 由结果可见，本技术能够检测低次串联谐振频率离开基波频率和2次谐波频率的距离，即判断直流侧回路是否会发生严重的基波和2次谐振。附图说明图1为本技术用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路在单级大地回线方式下的电路回路；图2为单极大地运行方式下低频阻抗随频率变化的曲线图。图中及文中所用符号为U1 U4 3脉动电压源；Cel 高端换流变杂散电容；Ce2 低端换流变的杂散电容；“p 换流器的换相电抗在一个换相周期内的平均值(送端和受端可能不同)；Ld:平波电抗器；Cn:中性母线电容器；DCF:直流滤波器。无穷大电阻。具体实施方式以下结合附图，对本技术高压直流输电系统做详细描述请参阅图1所示，本技术高压直流输电系统由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路(极线和接地极线)、平波电抗器、直流滤波器(DCF)和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器DCF的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。各设备的具体参数(1)换流器模型所述换流器采用12脉动换流器，其用4个串联的3脉动谐波电压源等效，其中，中间的两个谐波电压源可合并为一个，所述3脉动谐波电压源的内部阻抗用电感Up表示，L3p为实际换相电抗在一个换相周期内的平均值。所述换流器对地接有电容，电容值依据实际换流变压器及套管对地寄生电容估算而来。(2)直流输电线路包括直流极线及接地极引线，直流线路用分布参数表示。计算时，详细输入架空线路的连接方式，导线几何尺寸及其物理特性。(3)直流滤波器、平波电抗器及直流中性母线电容器由系统研究确定，搭建模型时输入已确定的具体参数。实例中输入的基本参数，送端换流站“p = 22. OmH,受端换流站“p = 20. 8mH,换流器对地杂散电容Cel = 15nF, Ce2 = 20nF。两侧换流站中性母线取Cn = 15 μ F，平波电抗器 Ld = 150mH，直流输电线路为1450km的架空线路。上述用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路建模后，对直流系统低次阻抗随频率的变化进行计算，扫描位置为从整流侧其中一极高压端阀出口，计算从高压阀出口看进去的直流系统串联阻抗。以一个具体直流工程为例，通过计算，发现直流侧在59Hz和83Hz附近呈低阻抗，见图2，即谐振频率离开基频和2次频率的距离分别为9Hz 和17Hz。由结果可见，本技术配置能够检测出低次串联谐振频率离开基波频率和2次谐波频率的距离较远，即判断直流侧回路是否会发生严重的基波和2次谐振。通常直流输电系统主要运行在三种方式下，即双极运行、单极金属回线运行和单极大地回线运行方式，在扫描时结合平抗布置方式和直流滤波器参数对高压阀测出口处进行阻抗扫描。计算同样表明，本技术结果输出明显，能够直观的确定出直流系统低频阻抗随频率的变化，从而确定出直流系统在基频和2次谐波频率附近有无谐振，从而采取相应的措施来消除谐振危害，满足工程技术规范书的要求。 以上所述仅为本技术的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本技术说明书而对本技术技术方案采取的任何等效的变换，均为本技术的权利要求所涵盖。权利要求1.一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，其特征在于该高压直流输电系统由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路、平波电抗器、直流滤波器和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器的高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。2.如权利要求1所述的用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，其特征在于所述换流器采用12脉动换流器，其等效为四个串联的3脉动谐波电压源。3.如权利要求2所述的用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，其特征在于所述3脉动谐波电压源的内部阻抗用电感L3p表示，所述电感L3p为实际换相电抗在一个换相周期内的平均值。4.如权利要求1所述的用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，其特征在于所述换流器对地接有电容。专利摘要本技术公开了一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，该等效电路由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路、平波电抗器、直流滤波器和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器的高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。本技术用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路可以检测出直流输电系统中低次谐振频率离开基波频率和2次谐波频率的距离，从而判断出直流侧是否会发生严重的基波和2次谐振。文档编号G01R本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于检测高压直流输电系统直流侧低次谐振的等效电路，其特征在于：该高压直流输电系统由两个单极大地回线直流系统回路形成，每个单级大地回线直流系统回路主要包括换流器、直流输电线路、平波电抗器、直流滤波器和中性母线电容器，其中，所述直流滤波器的两端分别串联有所述平波电抗器，所述直流滤波器与两个平波电抗器串联后并联在换流器两端，在所述平波电抗器与换流器的高端之间串联有一个阻值为无穷大的电阻。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张万荣，
申请(专利权)人：中国西电电气股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87