Page 25 - 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 447

流的谐波特性进行分析。将图 7（a）与图 6（a）纵向 B 两相接地故障情况下，整流侧网侧 A，B，C 三相
比较分析，整流侧发生 A 相接地故障后，整流侧直 电 流 的 THD 分 别 为 0.403 5%，0.796 8%，
流电流的纹波中，基波含量为 17.229 6 A，相比正 1.148%，逆变侧网侧 A，B，C 三相电流的 THD 分
常运行时的 1.178 6 A，可认为基波含量大大提高。 别为 0.565 2%，0.548 3%，0.576 4%。整流侧直
逆变侧直流电流的纹波中，基波含量提高，而其他 流电流纹波的基波含量为 13.718 A。由此可见，

低次谐波含量减少。因此认为，在直流电流的纹波 整流侧发生两相接地故障后，整流侧、逆变侧的网
中，基波含量的上升，主要是由于接地短路故障发 侧电流的谐波畸变率皆会升高，并且直流电流的
生后，有较大的对地电容电流流入交流系统与换流 纹波也会增加。因此，整流侧两相接地故障与整
变压器，进而在直流线路感应出相应的基波电流。 流侧单相接地故障的电流谐波规律近乎相同。
整流侧 12 次谐波电流值变为 6.83 A，24 次谐波电 （2）将图 10（a）与图 8（a）对比可见，逆变侧发
流值变为 1.575 1 A。逆变侧 12次谐波电流值变为 生 A 相接地故障时，逆变侧直流电流的基波含量

7.92 A，24 次谐波电流值变为 1.139 6 A。与正常 为 0.153 7 A，而逆变侧发生 A、B 两相接地故障
运行时的特征谐波值相对比，可知直流电流的特征 时，逆变侧直流电流的基波含量为 3.482 6 A，即
谐波值并没有因短路故障而发生变化。 两相接地产生的直流电流基波远大于单相接地的
在图 7（b）中，整流侧发生 A 相接地故障后， 直流电流基波。对于其他的低次谐波也有类似的
整流侧 A，B，C 三相网侧电流的 THD 值分别为 结论。因而，逆变侧发生两相接地故障时，其产生
0.486 4%，1.080 4%，1.369 7%，逆变侧 A，B，C 三 的直流电流纹波远大于单相接地故障时产生的直

相网侧电流的 THD 值分别为 0.729 7%，0.596%， 流电流纹波。
0.677 9%。 将 图 7（b）与 图 6（b）对 比 可 知 ，整 流 （3）同样地，将图 10（b）与图 8（b）进行纵向对
侧、逆变侧的网侧电流的 THD 相比正常运行情况 比。逆变侧发生两相接地故障时，逆变侧 A，B，
下，都有所上升。显而易见，这主要是由 2，3 次等 C 三 相 网 侧 电 流 的 THD 值 分 别 为 0.545 5%，
低次谐波电流值含量升高引起的。而 12 k±1 次 0.550 9%，0.431 5%。所以，逆变侧发生两相接
特征谐波电流的含量几乎没有受到影响。图 8（a） 地故障时，逆变侧网侧电流的 THD 高于单相接

中，整流侧直流电流的基波含量为 3.45 A。将图 8 地故障时的 THD。
（a）与图 6（a）作纵向对比，可知逆变侧发生 A 相接
4 结语
地短路故障时，相比正常情况下，其直流电流的纹
波含量会有所上升，不过其上升幅度远小于整流 本文建立了高压直流输电的 PSCAD 仿真模
侧发生 A 相接地的情况。 型，针对正常运行情况、整流侧交流电源发生单相
同样地，在图 8（b）中也可窥出类似的规律。 接地故障、逆变侧交流电源发生单相接地故障、整

逆变侧发生 A 相接地故障时，整流侧 A，B，C 三相 流侧交流电源发生两相接地故障、逆变侧交流电
网侧电流的 THD 值分别为 0.363 7%，0.292 9%， 源发生两相接地故障 5 种情况进行了仿真，并对
0.359 8%，逆变侧 A，B，C 三相网侧电流的 THD 故障结束后直流电流与网侧电流的谐波特性进行
值分别为 0.397 7%，0.409 8%，0.354 5%。 由此 了分析，得出了以下结论。
可见，网侧电流值的 THD 相比整流侧发生单相接 （1）交流电源发生接地短路故障后，直流电流
地故障时要小得多。 与网侧电流的特征谐波含量几乎不会变化，但直

最后，分别对整流侧与逆变侧的交流电源发 流电流纹波的基波含量会大大提高，整流侧与逆
生两相接地短路故障时直流侧电流与网侧电流的 变侧的网侧电流 THD 的上升主要是由低次谐波
谐波特性进行分析。 含量的升高引起的。
（1）将图 9 与图 7 对比可见，在整流侧发生 A， （下转第 455 页）