柔性直流换流器与交流系统间的高频谐振问题分析及其抑制策略研究.pdf

摘要

随着柔性直流输电技术的快速发展，该技术在大容量远距离输电、新能源接入、电

网异步互联、直流电网等领域的应用越来越广泛。因此由柔性直流引起的稳定性问题日

益显著，其中近些年来出现的高频谐振问题尤其突出，已经严重威胁到了电网的安全稳

定运行。针对柔性直流接入交流电网后的高频谐振问题，本文根据阻抗分析法首先建立

了柔性直流换流器的阻抗模型，其次在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了适用于柔性

直流高频谐振分析的仿真模型。基于此模型本文分别从柔性直流等值阻抗和交流系统等

值阻抗两个角度分析了高频谐振的影响因素，最后提出了高频谐振抑制策略。本文的具

体研宄内容归纳如下：

首先探讨了高频谐振稳定性判据，建立了综合考虑了锁相环、功率外环、电流内环、

系统延时等环节的换流器详细阻抗模型，同时对柔性直流不同控制模式下阻抗模型的差

异进行了讨论分析，并根据实际高频谐振仿真需要对阻抗模型进行了简化，减小了分析

的复杂度，最后在PSCAD/EMTDC仿真平台中对不同控制模式下的柔性直流输电系统

进行阻抗扫描，验证了阻抗模型的准确性。

接着分析了输电线路的集中参数与分布参数模型在进行高频谐振分析的适用场景，

指出集中参数等值阻抗模型可用于在已知系统谐振频率的情况下进行复现，分析当换流

站的等值谐波阻抗发生变化时对高频谐振的影响，而在分析交流系统等值阻抗对高频谐

振的影响时，为准确反映交流系统的高频阻抗特性应该选用分布参数模型。同时也详细

分析了锁相环参数、电流内环参数、控制系统延时、受端电网运行方式及输电线路参数

等因素对系统高频谐振的影响，得出控制系统的延时、受端电网运行方式以及输电线路

参数三方面是系统发生高频谐振的主要影响因素。

最后根据上述高频谐振影响因素的分析，提出了基于自适应的带阻滤波器的高频谐

振抑制策略。针对因交流系统运行方式多变导致的谐振频率不同，该策略通过调节附加

带阻滤波器的个数及参数，可有效解决柔性直流换流器与交流系统间的高频谐振问题。

通过仿真，证明了本文所提高频谐振抑制策略能够在交流系统不同运行方式下也具有很

好的兼容性，保证系统安全稳定运行。

关键词：柔性直流输电；阻抗建模；高频谐振；交流系统运行方式；抑制策略

I

ABSTRACT

Withtherapiddevelopmentofvoltagesourceconverterbasedhighvoltagedirectcurrent

(VSC-HVDC)transmissiontechnology,thistechnologyiswidelyusedinthefieldsof

large-capacitylong-distancepowertransmission,newenergyaccess,asynchronous

interconnectedpowergrid,andDCpowergrids.Therefore,thestabilityproblemscausedby

VSC-HVDCarebecomingmoreandmoresignificant,especiallythehighfrequency

resonanceprobleminrecentyears,whichhasseriouslythreatenedthesafeandstable

operationofthepowergrid.Inviewofthehigh-frequencyresonanceproblemofVSC-HVDC

connectedtotheACgrid,theimpedancemodeloftheVSC-HVDCconverterisfirstly

establishedaccordingtotheimpedanceanalysismethod,andthenthesimulationmodel

appli