基本信息
- 项目名称：
- 高压交直流电力系统谐波问题研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 信息技术
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 随着电力电子技术的快速发展，电力电子装置越来越运用到交直流输电系统中。但是由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑结构，在交流侧造成电流波形的畸变，并给电网注入大量的谐波和无功，使电网的电能质量下降，引起严重的“电网污染”，因此，对交直流电力系统中的谐波进行研究，提出检测和抑制谐波的方法对电力系统有着深刻和实际的意义。
- 详细介绍：
- 随着电力电子技术的快速发展，电力电子装置越来越运用到交直流输电系统中。但是由于电力电子装置是一种非线性时变拓扑结构，在交流侧造成电流波形的畸变，并给电网注入大量的谐波和无功，使电网的电能质量下降，引起严重的“电网污染”，因此，对交直流电力系统中的谐波进行研究，提出检测和抑制谐波的方法对电力系统有着深刻和实际的意义。针对国内对高压交直流混联输电系统中谐波的研究，尤其是间谐波的研究多侧重于检测，而缺少对其产生机理及应用建模的研究。 在此，基于傅里叶分析及现代谐波调制理论，通过分析高压交直流混联输电系统交直流侧的频率变换关系，揭示交直流混联输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波产生的机理，及传递行为和相互影响，同时以国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流混联输电系统的标准模型为研究对象，采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，并通过MATLAB软件的FFT分析，做了大量的仿真实验。分析和比较系统在正常运行情况下、交流侧单相接地故障、交流侧加入2次谐波源等情况下，交直流输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波的分布情况，验证了理论推导的正确性和该高压交直流混联输电系统模型的有效性。 本研究成果获国家实用新型专利授权5项。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 在此，基于傅里叶分析及现代谐波调制理论，通过分析高压直流输电系统交直流侧的频率变换关系，揭示交直流并联输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波产生的机理及传递行为和相互影响，同时以国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流输电系统的标准模型为研究对象，采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，并通过MATLAB软件的FFT分析，做了大量的仿真实验来验证理论的正确性。
科学性、先进性及独特之处
- 现代电力系统对电能形态提出了新的要求，具体表现为借助电力电子装置引入功率变换技术，对功率电子的流动进行通断控制；随着超大容量的电力电子装置的使用，现代电力系统正试图将其快速、实时可控性应用于电网的电能输送及运行，正在出现着像动态无功补偿(ASVG, STATCOM)有源电力滤波(APE)、可控移相装置(TCPA)和统一潮流控制(UPFC)等独具电力领域特色的应用。
应用价值和现实意义
- ⑴由于现代工业、商业及居民用户的用电设备对供电质量提出的要求越来越高，因此，谐波抑制及补偿装置的研制己势在必行。这些装置到底需要补偿多大的谐波，需要进行怎样的补偿配置，以及需要达到怎样的补偿效果都是以谐波分析得到的结果为依据。 ⑵在电力系统这个环境来说，无谐波是“绿色”的主要标志之一，直流输电作为电力传输的一部分，无谐波也是“绿色”环境的标志之一。
学术论文摘要
- 针对国内对交直流并联输电系统中谐波的研究，尤其是间谐波的研究多侧重于检测，而缺少对其产生机理及应用建模的研究。在此，基于傅里叶分析及现代谐波调制理论，通过分析高压直流输电系统交直流侧的频率变换关系，揭示交直流并联输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波产生的机理，及传递行为和相互影响，同时以国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流输电系统的标准模型为研究对象，采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，并通过MATLAB软件的FFT分析，做了大量的仿真实验。分析和比较系统在正常运行情况下、交流侧单相接地故障、交流侧加入2次谐波源等情况下，交直流输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波的分布情况，验证了理论推导的正确性和该高压直流输电系统模型的有效性。
获奖情况
- 论文“基于傅里叶分析及现代谐波调制理论的谐波问题研究”已经寄出，等待发表，获国家实用新型专利5项。
鉴定结果
- 真实有效
参考文献
- [1] 任震，欧开健，荆勇，余军．基于PSCAD/EMTDC软件的直流输电系统数字仿真[J]．电力自动化设备，2002，22(9)：11-12. [2] 浙江大学发电教研组，直流输电科研组．直流输电[M]．北京电力工业出版社，1982，253-254. [3] 周长春，徐政．直流输电准稳态模型有效性的仿真验证[J]． 中国电机工程学报，2003，23(12)：33．36． [4]夏道止,沈赞埙. 高压直流输电系统的谐波分析及滤波[M]．北京水利电力出版社,1994，4-43. [5]李慧杰，李啸骢，刘超等．高压直流输电系统交流侧谐波分析及滤波配置的探讨[J]．继电器，2005，33(6)：70-72. [6] 曾艳，任震，余涛．基于调制迭代谐波分析法的交直流混联输电系统多谐波源研究[J]．电网技术，2006，30(11)：26-29． [7]余涛，史军，任震．交直流并联输电系统的间谐波研究[J]．中国电机工程学报，2008，28(22)：1-5． [8] 李琼林，刘会金．异步联网HVDC系统中间谐波产生过程分析[J]．南方电网技术，2008，2(2)：1-4． [9] 李琼林，刘会金，张振环，陈红坤．基于互调原理的交直交变流系统中的间谐波分析[J]．中国电机工程学报，2007，27(34)：1-4． [10]罗隆福，付颖，李勇，周金萍，许加柱，刘福生，直流输电控制器原理及稳态特性分析[J]．2009，29-1
同类课题研究水平概述
- 我国正处于高速发展期间，目前已经进入从大区性电网向全国性互联网过渡的阶段，随着高压直流输电技术在我国的广泛应用和西部大开发战略中各项西电东送工程、全国联网工程的实施，直流输电技术的广泛应用也将带来一系列的问题。 高压直流输电系统的多谐波源问题是一个全新的理论问题。随着越来越多的高压直流输电（HVDC）系统投入运行，我国已经形成复杂的大规模交直流并联输电系统，交直流之间谐波的相互作用将变得异常复杂，多个换流站产生的谐波能通过交流输电线路相互影响，形成复杂得多谐波源系统，不仅产生通常HVDC系统的特征谐波、非特征谐波，还会产生间谐波。目前国内外对谐波源的的研究尚少，因此有必要对其模型和谐波特性进行深入研究分析，以便更好地采取措施抑制谐波。 针对国内对交直流并联输电系统中谐波的研究，尤其是间谐波的研究多侧重于检测，而缺少对其产生机理及应用建模的研究。在此，基于傅里叶分析及现代谐波调制理论，通过分析高压直流输电系统交直流侧的频率变换关系，揭示交直流并联输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波产生的机理，及传递行为和相互影响，同时以国际大电网会议（CIGRE）提出的高压直流输电系统的标准模型为研究对象，采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC，并通过MATLAB软件的FFT分析，做了大量的仿真实验。分析和比较系统在正常运行情况下、交流侧单相接地故障、交流侧加入2次谐波源等情况下，交直流输电系统中特征谐波、非特征谐波及间谐波的分布情况，验证了理论推导的正确性和该高压直流输电系统模型的有效性。
