高壓直流輸電(HVDC，HighVoltageDirectCurrent)技術(shù)相比于常規(guī)交流輸電方式擁有眾多的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹绷麟姴划a(chǎn)生振蕩，沒有感抗，傳輸過程中電能損失小，適用于遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)距離輸電，比交流輸電更為經(jīng)濟(jì)，在我國已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，寧東—山東、錦屏—蘇南、三峽—上海、向家壩—上海、葛洲壩—上海直流輸電工程都已投入使用，大大促進(jìn)了資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。

　　高壓直流換流站是高壓直流輸電系統(tǒng)的核心，其交流側(cè)諧波的測(cè)試對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的諧波研究非常重要，本文講述高壓直流換流站交流側(cè)諧波測(cè)試的整體解決方案，供大家參考。

一高壓直流換流站簡(jiǎn)介

　　高壓直流換流站是實(shí)現(xiàn)直流輸電工程中直流和交流相互能量轉(zhuǎn)換的樞紐。高壓直流換流站一側(cè)接入交流系統(tǒng)，另一側(cè)與直流電力傳輸網(wǎng)絡(luò)相聯(lián)，按運(yùn)行方式可分為整流站和逆變站。整流站將交流電力變換為直流電力，逆變站將直流電力變換為交流電力。通過改變換流站內(nèi)換流器的觸發(fā)關(guān)斷，可實(shí)現(xiàn)換流器的整流或逆變運(yùn)行方式，因此換流站既可作為整流站運(yùn)行，又可作為逆變站運(yùn)行。

二高壓直流換流站交流側(cè)諧波的產(chǎn)生

　　高壓直流換流站換流器中的晶閘管按照一定規(guī)律隨時(shí)間通斷，它是一種非線性的電力電子元件，即使當(dāng)交流側(cè)為標(biāo)準(zhǔn)正弦供電電壓時(shí)，換流器也將產(chǎn)生大量的特征諧波電流注入系統(tǒng)，從而引起電壓畸變，同時(shí)，由于交流三相系統(tǒng)可能存在的不對(duì)稱性，還會(huì)使系統(tǒng)含有大量非特征諧波。

　　高壓直流換流站的電力系統(tǒng)諧波不僅會(huì)增加電網(wǎng)損耗，加劇設(shè)備的熱應(yīng)力，降低設(shè)備壽命，干擾通信、計(jì)量、保護(hù)和控制裝置的正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)在無功補(bǔ)償電容器組與系統(tǒng)問引起諧振或諧波電流的放大，擾亂系統(tǒng)的正常運(yùn)行、引發(fā)系統(tǒng)故障和事故。

三高壓直流換流站交流側(cè)諧波測(cè)試方案

　　高壓直流換流站作為電力系統(tǒng)的一個(gè)諧波源，由于其輸電容量巨大，在電力系統(tǒng)中的重要性非常高，因此對(duì)高壓直流換流站交流側(cè)諧波進(jìn)行精確測(cè)量、科學(xué)分析尤為重要，是設(shè)計(jì)高壓直流換流站中電力濾波器的研究基礎(chǔ)。

　　測(cè)試方案按照電力系統(tǒng)諧波分析、電能質(zhì)量分析需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，遵循國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T 17628.7電磁兼容試驗(yàn)和測(cè)量技術(shù)供電系統(tǒng)及所連設(shè)備諧波、諧間波的測(cè)量和測(cè)量儀器導(dǎo)則(IEC 61000-4-7)》相關(guān)技術(shù)要求，用于測(cè)量疊加50Hz/60Hz電力系統(tǒng)基波上，頻率為9kHz以下的諧波和諧間波。滿足《DL/T 1028-2006 電能質(zhì)量測(cè)試分析儀檢定規(guī)程》對(duì)電網(wǎng)諧波分析儀進(jìn)行檢定的最高諧波次數(shù)為50次的要求。

高壓直流換流站交流側(cè)諧波測(cè)試原理圖

　　測(cè)試系統(tǒng)采用大容量諧波電壓源，提供單次諧波電壓、多次諧波電壓。采用WP4000變頻功率分析儀及SP變頻功率傳感器對(duì)高壓直流換流站在單次諧波電壓、多次諧波電壓輸入情況下，進(jìn)行定量、全面諧波測(cè)試分析。

　　SP變頻功率傳感器的電壓典型帶寬為100kHz，電流典型帶寬為30 kHz,分布于高壓直流換流站交流側(cè)，同步高速采集電量數(shù)據(jù)，采用前端數(shù)字化技術(shù)，將被測(cè)對(duì)象在測(cè)量前端直接轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，再通過高速光纖傳輸至WP4000變頻功率分析儀端，切斷了傳導(dǎo)干擾的途徑，減少了引入誤差的環(huán)節(jié)，極大的提高的整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)的EMC電磁兼容性能，特別適用于復(fù)雜電磁環(huán)境下的變頻電量高精度測(cè)量。

　　測(cè)試系統(tǒng)能對(duì)諧波監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓、電流的基波及各次諧波的幅值、相位、諧波總畸變率、各次諧波功率、方向等進(jìn)行同步測(cè)量，統(tǒng)計(jì)超標(biāo)諧波和觀察變化趨勢(shì)，并可在顯示器上以示波器的方式顯示采樣的電壓、電流波形。由于所有原始數(shù)據(jù)完整傳送給上位機(jī)，用戶可自行定義系統(tǒng)的功能，因此十分方便對(duì)該測(cè)試系統(tǒng)的進(jìn)行完善和功能擴(kuò)展，最高可分析至2000次諧波。

四高壓直流換流站交流側(cè)諧波分析方法

　　高壓直流換流站交流側(cè)諧波電流計(jì)算分析包括特征諧波電流和非特征諧波電流，基本分析方法是基于傅里葉變換，通常有FFT(快速傅里葉變換)和DFT(離散傅里葉變換)兩種頻域分析方法。因?yàn)闇y(cè)量數(shù)據(jù)波動(dòng)大，信號(hào)周期并非是穩(wěn)定不變的，這種情況下，F(xiàn)FT算法的實(shí)時(shí)性、精度等方面的缺陷暴露無遺!所以WP4000變頻功率分析儀采用DFT算法，保證了測(cè)量的實(shí)時(shí)性、精度、靈活性。

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