【摘要】本文主要围绕高压直流输电中的谐波展开分析，明确谐波分析的意义和间谐波的危害，就其不稳定的类型和分析方法展开研究，探究优化谐波问题、保障高压直流输电工作顺利开展的方法。
【关键词】高压；直流输电；谐波分析
随着工业化发展，高压直流输电技术也不断发展进步，电网规模也在不断扩大，输电系统的复杂性逐渐增加，谐波间的相互作用也呈现出日益复杂化的趋势，需要及时开展定向分析研究，各项工作才能收到其预期的效果。
1.谐波分析的意义
当电力系统中出现谐波电压和谐波电流时，电路中的电容器组、电子设备和不同类型的测量保护装置等也会随之受到影响，导致大量电子设备出现问题，设备运行过程中的温度会明显升高，其边缘老化的速度也会逐渐加快，影响电子设备的应用寿命，导致出现功率下降等问题，必须要对谐波问题加以控制处理。谐波系统特征理论等在国内的发展速度相对较慢，尽管已经有了专业的研究分析人员，但是科学严谨的理论体系还没有形成，主要应用频域解法和时域解法来开展各项分析工作，这两类方法在应用过程中都存在一定的缺陷，有时候并不能很好地解答谐波间的相互影响问题，有时候还会出现维数灾等现象，影响后续分析计算的开展。通过对高压直流输电系统中的谐波相互作用展开分析，其研究的针对性等明显增强，对提高后期系统布置过程中的针对性，采取合理的抑制措施等具有重要作用。
2.间谐波的危害
电力系统发展过程中，除了与工频呈整数倍关系的谐波之外，电路系统中还出现了大量非整数倍的谐波，称之为间谐波。根据其与几波频率分大小关系，谐波又可以分为分数谐波和次谐波。分数谐波出现在电路系统中会对电动机运行的整体状态造成影响，导致设备运行过程中的噪音增加，同时，部分设备还会出现振动等现象，导致设备接线等出现松动等问题，影响电路的正常运行，分数谐波出现后也会对音频设备的正常运行造成一定的影响。电压闪变主要是受次谐波的影响产生的。除了上述危害之外，间谐波运行过程中还会导致线损增加，变压器的寿命出现变化，自动装置的误动作等问题。
3.谐波不稳定的主要类型
谐波不稳定主要是由以下两种方式组成，分别是铁心饱和型谐波不稳定和按相控方式产生的谐波不稳定。按相控方式在高压直流输电中是通过换流阀的参考电压和瞬时值过零点的基准相位基础来开展触发角的决定工作，决定触发角的初始值，继而使各阀的触发相位相等。但实际电路运行过程中，当交流系统是三相对称时，运行过程中的换流阀的触发角是相同的，当出现交流不对称现象时，换流器的触发角仍然保持相同，但是其触发导通的时刻则会出现差异，则对应的触发脉冲相位的间隔也会出现变化。这种变化延伸到谐波的传递过程中，就容易导致电路中出现换流器的直流侧和交流侧出现非特征谐波问题，同时，交流侧系统受到直流侧的低次谐波向交流侧流动的影响，其整体的稳定性也会出现变化，导致系统运行的不稳定性明显增强。这种情况下，脉冲触发的时间间隔会出现更大的差异，而这种差异产生的谐波振荡等则会进一步加剧系统的稳定性，影响电路正常运行。
需要注意的是，即使等间隔触发脉冲，实际建设过程中也可能出现谐波不稳定问题，常见的即铁心饱和型不稳定。以扰动源不同为依据，铁心饱和型不稳定可以再细分为两种。当出现的是外部激发而出现换流变运行自型铁心饱和时，主要是因为系统的触发角间隔不相等以及系统不平衡使得出现长期及类型偏磁现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而当出现的是受外部激发而产生的直流偏磁时，铁心会在运行过程中逐渐饱和，导致系统谐波的不稳定性等被进一步放大，出现运行不稳定等现象。
4.谐波不稳定的分析方法
频率扫描法是电力系统中经常应用的谐波不稳定分析方法，通过考虑交流侧和直流侧之间的相互影响以及控制器等，可以及时将系统追踪存在的谐波不稳定问题和隐患等找出来，方便后续解决处理工作开展。当系统处于稳态时，使用可改变频率的小信号电流来替代谐波电流注入到交流母线侧，即可得到对应的谐波电压数据。则注入点的电阻即可看作等效的交流谐波阻抗，在此基础上开展后续的分析设计工作。使用等值计算法，在开关函数的基础上开展各项分析等工作，其应用的针对性也会进一步增强。受到换流器非线性的影响，将其作为非线性时变阻抗，同时将直流侧的平波电抗和换流变的阻抗都等价为Z1，而交流侧的内阻等效为Z2，在此基础上，结合等效分析的函数等开展各项计算，谐波计算的针对性的准确性都可以提高。
5.抑制谐波不稳定问题的对策
5.1使用源滤波器
在源滤波器的作用下，可以实现滤波的目的，将可能会产生互补谐振问题的谐波滤除，在此基础上开展后续建设工作。其应用过程中既可以使用串联的方式连接，也可以使用并联的方式连接。当使用并联的方式连接时，由于其是通过分压的方式接入到系统中的，因而其对电压电流的要求相对较低，与无源滤波器组合在一起，可以形成新的混合滤波器。当通过串联的方式连接到电路中时，需要加强对电压和电流的重视，尽可能选择和系统等级相同的电压电流，保证其耐压和绝缘性，推动后续滤波等工作的合理开展。
5.2改进控制电路
当系统受到干扰而出现谐波等问题时，问题会被逐渐放大。为此，需要及时采取不同的方法进行改善，首先是优化直流控制系统，该系统可以实现对特定频率的减小控制增益，继而实现提高系统动态响应的目标。除此之外，还可以对VDCOL控制部分和PLL技术进行改进，使用针对性的处理方法，及时回复系统电压，推动系统正常运行。
5.3新型输电系统
除了应用上述方法之外，还可以在应用过程中引入新型输电系统，结合脉宽调制技术来打造新的HVDC系统，在此基础上进行低次谐波的消除等工作。根据其系统不同位置的不同特点，可以将非特征谐波的含量控制在合理范围内，无功补偿等工作也得以顺利开展，系统的动态稳定性在此过程中可以明显提高。
6.小结
高压直流电会随着电力系统建设的深入而不断拓展，其应用过程中出现的谐波问题将会被逐渐重视起来。必须加强对不同类型的谐波的危害的重视，及时处理谐波应用过程中出现的问题，采取针对性的问题处理措施，尽可能实现过滤谐波等目的，保证系统的稳定性。
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论文作者:王健
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
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