柔性直流输电系统高频稳定性分析及抑制策略

柔性直流换流站与交流系统之间的高频振荡问题已经在国内外多个柔性直流输电工程中出现，例如法西联网工程的1.6kHz振荡；鲁西工程出现的1270Hz高频振荡；渝鄂工程南通道施州换流站调试期间，湖北侧和重庆侧分别出现的1810Hz和700Hz左右高频振荡；张北直流电网工程交流侧出现的1510Hz高频振荡等。高频振荡激发交流系统产生幅值较大的谐波，严重畸变交流电压和交流电流，增加系统的运行损耗，更有可能击穿一次设备使得系统闭锁停运。因此，研究柔性直流高频振荡机理及其抑制方法对提高工程安全性、稳定性和可靠性具有重大促进作用。

图1为柔性直流输电系统主电路示意图，其中柔性直流换流站经换流变压器接入交流线路及其等效电网。图2为工程应用时的柔性直流换流站控制系统架构。

图1  柔性直流输电系统主电路示意图

图2  柔性直流换流站控制系统架构

首先，文章针对柔性直流输电系统高频振荡问题，基于同步旋转dq坐标系和动态相量建模方法，构建了高频振荡理论分析模型；其次，采用根轨迹方法，分析了内环、链路延时、电压前馈、环流抑制、外环等因素对高频振荡的影响；再次，从电压前馈环节和虚拟串联阻抗有源阻尼控制两个方面提出了高频振荡抑制方案；最后，研究了有源控制器关键参数对换流站阻抗的影响，并进行了仿真验证。

图3  不同电压前馈环节的输出值

图4 高频振荡抑制方案

图5  高频振荡抑制仿真波形

论文分析和探讨了以下4方面问题：