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高压直流换流站交流侧谐波测试方案

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  • 发布时间:2015/7/14 9:00:47
  • 作者:ljl_yinhe

  高压直流输电(HVDC,HighVoltageDirectCurrent)技术相比于常规交流输电方式拥有众多的优点,因为直流电不产生振荡,没有感抗,传输过程中电能损失小,适用于远距离或超远距离输电,比交流输电更为经济,在我国已经得到了广泛的应用,宁东—山东、锦屏—苏南、三峡—上海、向家坝—上海、葛洲坝—上海直流输电工程都已投入使用,大大促进了资源节约型、环境友好型社会的建设。

  高压直流换流站是高压直流输电系统的核心,其交流侧谐波的测试对整个电力系统的谐波研究非常重要,本文讲述高压直流换流站交流侧谐波测试的整体解决方案,供大家参考。

高压直流换流站简介

  高压直流换流站是实现直流输电工程中直流和交流相互能量转换的枢纽。高压直流换流站一侧接入交流系统,另一侧与直流电力传输网络相联,按运行方式可分为整流站和逆变站。整流站将交流电力变换为直流电力,逆变站将直流电力变换为交流电力。通过改变换流站内换流器的触发关断,可实现换流器的整流或逆变运行方式,因此换流站既可作为整流站运行,又可作为逆变站运行。

高压直流换流站交流侧谐波的产生

  高压直流换流站换流器中的晶闸管按照一定规律随时间通断,它是一种非线性的电力电子元件,即使当交流侧为标准正弦供电电压时,换流器也将产生大量的特征谐波电流注入系统,从而引起电压畸变,同时,由于交流三相系统可能存在的不对称性,还会使系统含有大量非特征谐波。

  高压直流换流站的电力系统谐波不仅会增加电网损耗,加剧设备的热应力,降低设备寿命,干扰通信、计量、保护和控制装置的正常工作,严重时还会在无功补偿电容器组与系统问引起谐振或谐波电流的放大,扰乱系统的正常运行、引发系统故障和事故。

高压直流换流站交流侧谐波测试方案

  高压直流换流站作为电力系统的一个谐波源,由于其输电容量巨大,在电力系统中的重要性非常高,因此对高压直流换流站交流侧谐波进行精确测量、科学分析尤为重要,是设计高压直流换流站中电力滤波器的研究基础。

  测试方案按照电力系统谐波分析、电能质量分析需要进行设计,遵循国家标准《GB/T 17628.7电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波、谐间波的测量和测量仪器导则(IEC 61000-4-7)》相关技术要求,用于测量叠加50Hz/60Hz电力系统基波上,频率为9kHz以下的谐波和谐间波。满足《DL/T 1028-2006 电能质量测试分析仪检定规程》对电网谐波分析仪进行检定的最高谐波次数为50次的要求。

高压直流换流站交流侧谐波测试原理图

高压直流换流站交流侧谐波测试原理图

  测试系统采用大容量谐波电压源,提供单次谐波电压、多次谐波电压。采用WP4000变频功率分析仪及SP变频功率传感器对高压直流换流站在单次谐波电压、多次谐波电压输入情况下,进行定量、全面谐波测试分析。

  SP变频功率传感器的电压典型带宽为100kHz,电流典型带宽为30 kHz,分布于高压直流换流站交流侧,同步高速采集电量数据,采用前端数字化技术,将被测对象在测量前端直接转换为数字信号,再通过高速光纤传输至WP4000变频功率分析仪端,切断了传导干扰的途径,减少了引入误差的环节,极大的提高的整个测试系统的EMC电磁兼容性能,特别适用于复杂电磁环境下的变频电量高精度测量。

  测试系统能对谐波监测点的电压、电流的基波及各次谐波的幅值、相位、谐波总畸变率、各次谐波功率、方向等进行同步测量,统计超标谐波和观察变化趋势,并可在显示器上以示波器的方式显示采样的电压、电流波形。由于所有原始数据完整传送给上位机,用户可自行定义系统的功能,因此十分方便对该测试系统的进行完善和功能扩展,最高可分析至2000次谐波。

谐波监测

高压直流换流站交流侧谐波分析方法

  高压直流换流站交流侧谐波电流计算分析包括特征谐波电流和非特征谐波电流,基本分析方法是基于傅里叶变换,通常有FFT(快速傅里叶变换)和DFT(离散傅里叶变换)两种频域分析方法。因为测量数据波动大,信号周期并非是稳定不变的,这种情况下,FFT算法的实时性、精度等方面的缺陷暴露无遗!所以WP4000变频功率分析仪采用DFT算法,保证了测量的实时性、精度、灵活性。