Page 23 - 电力与能源2023年第五期

赵雯浩，等：高压直流输电系统接地短路故障下的谐波电流分析与仿真研究 445

3 高压直流输电系统下直流电流与网侧
交流电流谐波的仿真分析

依托 PSCAD/EMTDC 仿真软件，在所建立
的高压直流输电系统模型的基础上，依次对正常

运行、整流侧交流电源 A 相发生接地短路故障、逆
变侧交流电源 A 相发生接地短路故障、整流侧交
流电源 A 相与 B 相发生两相接地短路故障以及逆
变侧交流电源 A 相与 B 相发生两相接地短路故障

这 5 种情况进行仿真分析。
每 一 种 情 况 下 设 置 的 短 路 故 障 时 间 皆 为
0.05 s。由所测得电流波形可知，自故障结束后的
1.5 s 内 ，直 流 电 流 与 网 侧 电 流 皆 可 完 全 恢 复 至
稳态。
因此，选取这 1.5 s 的波形进行快速傅里叶变

换（FFT）分析，分析结果如图 6~图 10 所示。
以图 6 为例，图 6（a）为正常运行时整流侧直
流电流与逆变侧直流电流的纹波含量，横坐标代
表的是电流大小，纵坐标为谐波次数。其中，在高 图 6 正常运行时直流侧与网侧的谐波电流分布

压直流输电系统稳态运行时，整流侧的直流电流
与逆变侧的直流电流均为 1 kA。图 6（b）反映了
网侧电流的谐波含量。其中 I pRA，I pRB，I pRC 代表的
I
是整流侧 A，B，C 三相的相电流， pIA，I pIB，I pIC 代表
的是逆变侧 A，B，C 三相的相电流，2～25 表示的
是各相电流谐波次数，THD 代表的是各相电流的
谐波总畸变率。
首先，对正常运行情况下的直流电流与网侧

电流的谐波特性进行分析。由图 6（a）可以看出，
正常运行时，逆变侧直流电流的纹波明显高于整
流侧的。整流侧 12 次谐波电流值为 6.92 A，24 次
谐波电流值为 1.39 A；逆变侧 12 次谐波电流值为
7.90 A，24 次谐波电流值为 1.32 A。因此，无论对
于整流侧直流电流还是逆变侧直流电流，其 12k
次特征谐波含量均较高。同时，基波与低次谐波

的含量也不容忽视。
因此认为，引起直流电流的非特征谐波的原
因主要有两个。
（1）一是阀侧线路的交流电动势在直流线路
上感应所致。 图 7 整流侧 A 相接地短路故障时直流侧与网侧谐波电流分布