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HVDC电磁暂态仿真的算法研究

作　者: 徐春明
导　师: 房大中
学　校: 天津大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 高压直流输电数值仿真电磁暂态
分类号: TM743
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着电力系统新技术的发展,多种电力电子设备如高压直流输电系统(HVDC)和各种灵活交流输电(FACTS)装置引入电力系统。相对交流输电而言,直流输电在大功率、远距离、海底电缆送电和交流系统间非同步互联等方面有着明显的优越性。因此,这些电力电子设备的应用及其控制方法的研究已引起电力工程界的重视。目前对HVDC和FACTS装置主要采用电磁暂态仿真的方法研究其在系统暂态过程中的快速瞬变现象、有效的控制方法以及装置内部故障运行方式。根据国内外科研状况,为了更加精确地仿真HVDC等电力电子装置的快速暂态特性,本文详细探讨了HVDC系统的电磁暂态仿真的具体实现方法。直流输电系统的固有特征是网络拓扑变化频繁,在HVDC电磁暂态仿真中,网络拓扑每变化一次,就需要重新建立一次网络方程。采用分块技术,同时对各分块进行计算,可以大大提高计算的速度,从而达到实时或超实时的要求。本文提出对HVDC系统进行分块的思想,并给出了具体分块方法,推导出各分块交接变量和系统交接变量的求解方法。通过对CIGRE直流输电第一标准测试系统的仿真,与商业软件PSCAD/EMTDC进行了比较,验证了本文的仿真算法的准确性。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 引言  7
  1.2 电力系统数字仿真的发展现状  7-10
  1.3 高压直流输电技术的发展及特点  10-11
  1.4 国内外直流输电仿真的研究现状  11
  1.5 本文主要工作  11-13
第二章电力系统电磁暂态仿真  13-25
  2.1 前言  13
  2.2 电磁暂态过程数值计算的基本方法  13-21
    2.2.1 隐式梯形积分法和后退欧拉法  13-15
    2.2.2 集中参数元件的暂态等值计算电路  15-19
    2.2.3 分布参数输电线路的贝杰龙等值计算电路  19-21
  2.3 暂态等值计算网络的形成及求解  21-22
  2.4 电磁暂态程序计算的主要流程  22-23
  2.5 本章小结  23-25
第三章直流输电的基本原理  25-41
  3.1 直流输电的基本设备  25-26
  3.2 换流器的工作原理  26-34
    3.2.1 全波整流过程  26-27
    3.2.2 换相过程  27-28
    3.2.3 整流器的直流电压计算  28-30
    3.2.4 逆变器工作原理  30-32
    3.2.5 换相失败  32-34
  3.3 直流输电系统的基本控制方式  34-37
    3.3.1 直流输电系统基本控制原理  34-35
    3.3.2 基本控制特性  35
    3.3.3 直流输电系统的基本调节特性  35-37
    3.3.4 低压限流（VDCOL）  37
  3.4 直流系统的谐波和交流滤波器  37-40
  3.5 本章小结  40-41
第四章 HVDC电磁暂态仿真的分块算法  41-47
  4.1 直流输电系统的分块  41-43
  4.2 分块交接变量方程的形成  43-44
  4.3 系统交接变量方程的形成和求解  44-46
  4.4 本章总结  46-47
第五章算例分析  47-54
  5.1 CIGRE直流输电第一标准测试系统简介  47-49
  5.2 仿真波形比较  49-53
  5.3 结论  53-54
第六章全文总结  54-55
参考文献  55-58
致谢  58

HVDC电磁暂态仿真的算法研究

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