[發明專利]適用于柔性直流的串聯型無源阻抗適配器參數設計方法

有效

• 申請號: 202110497674.7
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113224760B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 饒宏;鄒常躍;許樹楷;李巖;趙曉斌;李巍巍;陳俊;馮俊杰;楊雙飛
• 申請（專利權）人: 南方電網科學研究院有限責任公司;中國南方電網有限責任公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/36
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 麥小嬋;郝傳鑫

本發明提供一種適用于柔性直流的串聯型無源阻抗適配器參數設計方法，以解決柔性直流輸電系統與送端電網或受端電網阻抗匹配失當時，可能產生高頻諧振的技術問題。本發明參數的設計目標為：串聯型無源阻抗適配器消耗的無功選擇不超過換流器額定功率的A倍，串聯型無源阻抗適配器在基波產生的損耗為換流器額定功率的B倍。通過本發明提供的適用于柔性直流的串聯型無源阻抗適配器參數設計方法能夠實現在關注的頻段范圍內實現正阻抗特性，完全消除諧波諧振風險。

技術領域

本發明涉及柔性直流系統優化技術領域技術領域，尤其涉及一種適用于柔性直流的串聯型無源阻抗適配器參數設計方法。

背景技術

我國水能資源主要集中在西南地區，東部地區用電負荷相對集中。實施遠距離、大容量“西電東送”是我國優化資源配置、解決能源與電力負荷逆向分布的客觀要求，也是將西部欠發達地區的資源優勢變為經濟優勢，促進東西部地區經濟共同發展的重要措施。直流輸電采用電力電子變換技術，將送端的清潔水電轉換為高壓直流電通過遠距離架空線路輸送至受端負荷中心，輸電效率高、節省成本與輸電走廊，已成為“西電東送”的主要方式。

柔性直流輸電是基于電壓源型換流器的新一代直流輸電技術，在新能源消納、經濟性、靈活性和可靠性等方面具有顯著優勢，近年來得到了飛速發展。但是，隨著柔性直流輸電容量的不斷增加、大功率電力電子設備在電網中的規模化應用，柔性直流輸電存在與接入電網產生高頻諧振的風險，影響電網安全穩定與電力設備安全。

圖1為柔性直流系統接入電網示意圖。柔性直流輸電系統與送端電網或受端電網阻抗匹配失當時，可能產生高頻諧振，威脅電力系統和柔性直流的安全穩定運行。

目前，存在三類諧波諧振抑制方案：限制電網阻抗、優化柔性直流阻抗、增加輔助設備。

(1)現有技術中，電網阻抗與運行方式、負載、潮流等因素有關，其阻抗幅值、相位均可能大范圍變化，因運行方式安排與多個因素有關、且雷擊等交流故障也可能導致運行方式的強迫變化，限制運行方式避免諧波諧振的方案很難作為長期方案執行。

(2)增加輔助設備會帶來額外的成本，且目前未見公開的輔助設備設計方法。

(3)通過優化控制策略，能在一定程度上減小諧波諧振風險，目前已公開的分析表明：相比直接前饋、前饋回路中增加低通濾波器有利于降低諧振風險。盡管如此，在長控制鏈路延時特征下，增加低通濾波器并不能完全規避高頻諧振風險。

由上可知，由于交流電網阻抗與系統運行方式、負荷等多種因素相關，理論上無法窮舉所有可能的電流電網狀態，即使在分析的電網條件下不發生振蕩，設計運行時仍可能因電網進入特殊狀態而發生諧振。通過優化控制策略的方式可降低諧波諧振風險，但是由于其阻抗仍然存在負實部區間，理論上仍然存在與交流電網發生諧振的可能。

發明內容

本發明的目的在于提供串聯型無源阻抗適配器參數設計方法，以實現在關注的頻段范圍內實現正阻抗特性，完全消除諧波諧振風險。

為了解決上述技術問題，第一方面，本發明實施例提供一種適用于柔性直流的串聯型無源阻抗適配器參數設計方法，所述串聯型無源阻抗適配器包括電容、電阻和電感，所述電容和所述電阻串聯后與所述電感并聯；

所述參數設計方法包括：

步驟1：

獲取設定頻率范圍內的柔性直流交流阻抗；

根據所述柔性直流交流阻抗計算柔性直流交流阻抗評價指標；

步驟2：

設置參數A、參數B和參數C；

以額定電流僅流經所述電感支路，所述串聯型無源阻抗適配器消耗的無功等于換流器額定功率的預設的A倍，計算得到所述電感初始參數；