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宁东-山东±660kV高压直流(HVDC)输电示范工程是世界上首个±660kV电压等级直流输电工程,是发挥西部地区煤电资源优势和东部沿海经济优势,实现节能减排,推动社会和谐,促进可持续发展的具体实践,具有技术创新的示范效应。该系统中,由于换流器的非线性特征,其换流过程即整流和逆变时会产生大量的谐波,造成日益严重的谐波污染,危害到电力系统本身。本文的主要工作是针对宁东-山东±660kV高压直流工程制造商提供的设备参数以及输电工程工作总结和以往各电压等级直流输电工程的研究与设计成果,基于软件PSCAD/EMTDC建立宁东-山东±660kV高压直流输电系统仿真模型,研究了±660kV高压直流输电系统谐波特性,通过仿真分析了系统各种运行方式下各次谐波特性,研究了谐波对变压器纵差动保护的影响。研究分析了宁东-山东±660kV高压直流输电系统整流(银川)站和逆变(青岛)站的谐波特性。计算和仿真了整流侧和逆变侧单极和双极交流母线电流、直流电压的特征谐波。得出±660kV高压直流输电系统交流母线特征谐波电流主要以12k±1次谐波为主,无交直流滤波器的情况下交流母线谐波畸变率4%以上,对整流(银川)站和逆变(青岛)站交流系统带来严重的影响。直流侧电压计算与仿真结果中主要以12k次特征谐波为主,各次谐波幅值相对系统正常运行时的直流电压660kV较小,电压纹波因数在规定范围内,对直流线路影响并不大。经验证宁东-山东±660kV高压直流输电输电系统单极和双极运行时计算结果与模型仿真结果相符,建立的模型适合对±660kV高压直流输电系统进行谐波分析。通过对宁东-山东±660kV高压直流输电系统在不同运行方式(如降压运行、双极电压不对称运行等)下进行谐波特征仿真,分析非平衡状态下直流电压的纹波因数和交流电流谐波畸变率。正常额定电压运行时,直流电压12次特征谐波幅值最大；双极降压为额定电压80%和70%运行时,整流侧的直流电压和交流电流谐波的情况与逆变侧相似,但二者的直流电压特征谐波都较正常运行时明显增大,并且24次特征谐波的幅值远大于其他各次特征谐波；在双极电压不对称运行方式下,单极降压越多,两侧母线上的电流总谐波畸变率越大,电压不同的两极表现出各自的直流电压谐波特性。由于双极电压不对称运行方式下两侧的母线电流谐波畸变率明显小于双极同时降压运行时的谐波畸变率。因此不建议双极同时降压运行,应采用双极电压不对称运行方式。结合宁东-山东±660kV高压直流输电继电保护配置,建立换流变压器纵差动保护仿真模型。稳态运行时,宁东-山东±660kV高压直流输电系统各次特征谐波经滤波器滤除,对继电保护的影响可以忽略；当换流变压器区内故障时,青岛站换流变压器最高暂态电流值可达250kA,变压器三相电流波形严重畸变,谐波含有率增加,产生较大的励磁涌流。二次、三次和五次谐波含量过高导致谐波制动原理的换流变压器纵差动保护闭锁拒动,因此建议采用自适应继电保护调节换流变压器纵差动保护整定值。