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高压直流输电系统分析与控制初探

作　者: 吴娜
导　师: 束洪春
学　校: 昆明理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 直流输电换相失败控制器弱交流系统
分类号: TM721
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

我国电网正处于高速发展时期,目前已经进入从大区性电网向全国性互联电网过渡的阶段,随着高压直流输电技术在我国的广泛应用和西部大开发战略中各项西电东送工程、全国联网工程的实施,直流输电技术将在西电东送和全国联网中起着主导作用。与此同时,高压直流输电技术的广泛应用也将带来一系列技术和管理上的问题,比如直流系统对所连交流系统发生的故障非常敏感,交流系统的动态行为会对整个互联电网的稳定运行产生重要的影响;直流输电一个显著的特点就是其高度可控性,对其基本控制策略和各基本控制方式的配合以及对电压和功率在大扰动后恢复的影响进行研究很有必要。另外,交直流系统其相互作用的性质和相关问题在很大程度上取决于交流系统相对直流输电容量的强弱程度,受端为弱交流系统的HVDC很容易产生运行上的问题。因此,开展直流输电系统上述环节的研究工作是很有必要的,掌握直流系统的运行特性和规律不仅对于保证整个系统的安全稳定运行和充分发挥其输电的潜力有着重要意义,也是当前电力系统研究的当务之急。本文以国际大电网会议(CIGRE)提出的高压直流输电系统的标准模型为研究对象,采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,做了大量的仿真试验。主要做了以下工作: 一、基于电磁暂态分析程序PSCAD/EMTDC,研究了所用的模型系统运行中交流系统发生各种故障时直流输电系统的动态特性以及故障恢复情况,仿真表明在系统发生单一故障时可以在短时间内恢复到正常运行。二、研究了造成直流输电换相失败的原因、影响换相失败的各种因素及避免换相失败的措施。重点分析了影响换相失败的各个因素之间的关系以及对换相失败的影响程度。三、介绍了HVDC控制系统的结构、各模块的功能,并详细说明直流输电系统换流站上的基本控制方式。以CIGRE直流输电标准测试系统为模型,研究了其各控制器的结构和功能,做出了其稳态时的响应特性,进一步说明直流输电控制设备的控制策略和性能,并对系统出现不同故障时其控制策略进行了分析。简单阐述了直流输电系统基本控制方式大扰动后对电压和功率恢复的影响比较。四、提出联于弱交流系统比较容易出现的一些问题,如换相失败、电压

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
第一章绪论  11-19
  1．1 引言  11
  1．2 直流输电发展概述  11-15
    1．2．1 直流输电的发展  11-12
    1．2．2 直流输电在我国的应用现状  12-14
    1．2．3 高压直流输电的特点概述  14-15
  1．3 本课题研究的意义  15-16
  1．4 本文所做的主要工作  16-19
第二章交流系统故障及HVDC换相失败仿真与分析  19-43
  2．1 引言  19
  2．2 仿真工具介绍  19-23
    2．2．1 仿真软件PSCAD/EMTDC简介  19-20
    2．2．2 PSCAD/EMTDC的主要功能  20-21
    2．2．3 PSCAD/EMTDC的主要结构及元件库  21-22
    2．2．4 仿真所用直流系统模型  22-23
  2．3 直流输电换相失败  23-31
    2．3．1 换相失败的定义及检测方法  23-24
    2．3．2 换相失败的危害  24-26
    2．3．3 导致换相失败的因素分析  26-31
      2．3．3．1 直流输电系统发生换相失败的机理  26-27
      2．3．3．2 影响换相失败的因素分析  27-30
      2．3．3．3 避免换相失败的措施  30-31
  2．4 交流系统故障仿真  31-41
    2．4．1 整流侧交流系统故障仿真及暂态响应特性  32-37
    2．4．2 逆变侧交流系统故障仿真及暂态响应特性  37-41
  2．5 本章小结  41-43
第三章直流输电基本控制仿真分析  43-63
  3．1 引言  43
  3．2 直流输电系统基本控制的结构与功能  43-46
    3．2．1 直流输电控制系统的分层结构  43-44
    3．2．2 直流输电系统基本控制方式  44-46
  3．3 CIGRE标准测试系统控制器静态特性分析  46-51
    3．3．1 整流站控制  46-48
    3．3．2 逆变站控制  48-51
  3．4 直流输电控制系统稳态响应特性分析  51-54
    3．4．1 逆变侧故障时直流输电控制器的稳态响应特性  51-53
    3．4．2 整流侧故障时直流输电控制器的稳态响应特性  53-54
  3．5 交流系统故障时系统的控制策略分析  54-56
  3．6 直流系统基本控制方式对换流母线电压的影响比较  56-60
    3．6．1 整流侧定电流和定功率控制的比较  56-57
    3．6．2 逆变侧定关断角控制和定直流电压控制的比较  57-58
    3．6．3 VDCOL参数对功率和电压恢复的影响  58-60
  3．7 本章小结  60-63
第四章联于弱交流系统的一些问题分析  63-79
  4．1 引言  63-64
    4．1．1 衡量系统强弱的重要指标  63-64
    4．1．2 联于弱交流系统容易出现的一些问题  64
  4．2 弱受端时直流输电换相失败的分析  64-69
  4．3 逆变端不同短路比时系统动态稳定仿真测试  69-72
    4．3．1 短路比为2．0时系统仿真结果  70-71
    4．3．2 短路比为1．7时系统仿真结果  71
    4．3．3 短路比为1．3时系统仿真结果  71-72
  4．4 不同无功补偿方式对弱交流系统HVDC故障恢复的影响  72-78
    4．4．1 HVDC系统中的无功补偿设备  73-74
    4．4．2 联于弱交流系统的HVDC故障恢复特性仿真分析  74-77
    4．4．3 短路比1．7的极弱系统稳定性分析  77-78
  4．4 本章小结  78-79
第五章结论与展望  79-81
致谢  81-83
参考文献  83-88
附录  88

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