送端系统对交直流系统输送功率极限的影响
发布时间：2019-11-15 23:30
【摘要】：分析了直流输电系统整流侧连接于不同强度交流系统的运行特性,研究了定电流控制下整流侧的功率输送极限。通过分析功率曲线和换相角曲线,指出了送端系统在额定电流控制下能够保证稳定运行,并且发现受换流器换相角的限制,整流侧系统强度越小,直流输电系统整流侧的输送能力越弱;提出了电流调制裕度和短路比之间的关系,指出了能够保证一定功率提升裕度的送端系统最小短路比。通过进一步分析参数变化对电流调制裕度和短路比之间关系的影响,指出在相同的短路比下,换流变压器参数的选取(额定容量和等效电抗等)对送端系统输送功率极限有较大的影响。
【图文】：
图１交直流系统相互作用的简化模型Ｆｉｇ．１ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｗｉｔｈｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆＡＣａｎｄＤＣｓｙｓｔｅｍｓ图中：Ｅ∠０°为交流系统等值电势；｜Ｚ｜∠θ为交流系统等值阻抗；Ｐａｃ和Ｑａｃ分别为交流系统有功功率和无功功率；Ｐｄ和Ｑｄ分别为直流换流变压器网侧有功功率和无功功率；ＸＴ为换流变压器等效电抗；Ｕ∠δ为换流站交流母线电压；Ｂｃ为交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳；Ｕｄ和Ｉｄ分别为直流电压和直流电流；τ为换流变压器变比。由于恒定功率控制本质上是定电流控制方式的一种形式，因此本文的研究中，整流器采用恒定电流／最小超前触发角控制方式，逆变侧采用定熄弧角控制／电流偏差控制方式。交直流系统连接母线的短路比定义为换流站交流母线的短路容量与额定直流功率的比值［５］，如式（１）所示。ＲＳＣＲ＝ＳａｃＰｄＮ＝Ｕ２ＮＰｄＮ１｜Ｚ｜（１）式中：Ｓａｃ为换流母线的短路容量；ＰｄＮ为额定直流功率；ＵＮ为换流母线的额定电压。如果取换流站交流母线的额定电压为交流系统电压的基准值，额定直流功率为功率的基准值，则短路比还可以表示为：ＲＳＣＲ＝１｜Ｚｐｕ｜（２）式中：｜Ｚｐｕ｜为｜Ｚ｜的标幺值。１．２基本方程基于图１的系统交互作用模型，交流系统基准值不变，取额定直流功率ＰｄＮ和额定直流电压ＵｄＮ分别为直流系统的基准功率和基准电压［３］，并且假设逆变侧所连交流系统足够强大，能够保证逆变侧换流母线电压为额定值，则整流侧模型系统定电流
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ站换流器控制方式转换为电流偏差控制。此时整流侧的运行特性可由式（３）至式（１１）来描述，运行状态变量共有１０个，而约束方程是９个，依然可以得到其余变量随Ｉｄ变化的曲线。为了计算方便，下面将在上述基准值下的标幺值系统中进行分析说明。借鉴较为常规的换流变压器参数的取值，ＳＴ＝１．１５ＰｄＮ，Ｘｃ＝０．１８，τ＝１，经式（１３）计算得到Ｃ值为１．５３，另外取交流系统等值阻抗角θ为９０°。当整流站运行在额定状态时，，应有Ｉｄ＝１，Ｕ＝１，Ｐｄ＝１，同时取ＱｃＮ＝ＱｄＮ，其中ＱｃＮ为额定无功补偿容量，ＱｄＮ为额定直流无功功率。因此可由式（１２）确定额定延迟触发角αＮ，由式（３）确定额定换相角μＮ，再分别确定常数Ｋ，Ｂｃ和Ｅ，其中Ｅ＝Ｚ２i幔玻冢悖铮螃龋薄Ｓ墒剑ǎ玻┑玫浇涣飨低车刃ё杩褂攵搪繁瘸煞幢鹊墓叵担梢杂美幢碚鹘涣飨低车那慷取Ｇ蠼庥墒剑ǎ常┲潦剑ǎ保玻┳槌傻姆窍咝苑匠套椋玫秸９ぷ髯纯鱿娄寥〔煌凳保刺淞浚眨眩洌校渌妫桑涞谋浠媛桑铰迹痢６杂谡鞑啵毕低吃诵杏冢洌校洌洌桑洌荆笆保龃笙低车闹绷鞯缌骺梢栽龃笫渌偷闹绷鞴β剩欢毕低吃诵性冢洌校洌洌桑洌迹笆保龃笾绷鞯缌鳎嵩斐苫涣髂赶叩缪辜本缦陆担低呈渌偷闹绷鞴β史炊跣。低衬岩晕榷ㄔ诵小＃洌校洌洌桑洌剑暗牡憔鱿衷谡髌髑谢坏阶钚ˇ恋目刂坪螅玫愣杂Φ模桑浯
本文编号：2561536
【图文】：
图１交直流系统相互作用的简化模型Ｆｉｇ．１ＳｉｍｐｌｉｆｉｅｄｍｏｄｅｌｗｉｔｈｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆＡＣａｎｄＤＣｓｙｓｔｅｍｓ图中：Ｅ∠０°为交流系统等值电势；｜Ｚ｜∠θ为交流系统等值阻抗；Ｐａｃ和Ｑａｃ分别为交流系统有功功率和无功功率；Ｐｄ和Ｑｄ分别为直流换流变压器网侧有功功率和无功功率；ＸＴ为换流变压器等效电抗；Ｕ∠δ为换流站交流母线电压；Ｂｃ为交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳；Ｕｄ和Ｉｄ分别为直流电压和直流电流；τ为换流变压器变比。由于恒定功率控制本质上是定电流控制方式的一种形式，因此本文的研究中，整流器采用恒定电流／最小超前触发角控制方式，逆变侧采用定熄弧角控制／电流偏差控制方式。交直流系统连接母线的短路比定义为换流站交流母线的短路容量与额定直流功率的比值［５］，如式（１）所示。ＲＳＣＲ＝ＳａｃＰｄＮ＝Ｕ２ＮＰｄＮ１｜Ｚ｜（１）式中：Ｓａｃ为换流母线的短路容量；ＰｄＮ为额定直流功率；ＵＮ为换流母线的额定电压。如果取换流站交流母线的额定电压为交流系统电压的基准值，额定直流功率为功率的基准值，则短路比还可以表示为：ＲＳＣＲ＝１｜Ｚｐｕ｜（２）式中：｜Ｚｐｕ｜为｜Ｚ｜的标幺值。１．２基本方程基于图１的系统交互作用模型，交流系统基准值不变，取额定直流功率ＰｄＮ和额定直流电压ＵｄＮ分别为直流系统的基准功率和基准电压［３］，并且假设逆变侧所连交流系统足够强大，能够保证逆变侧换流母线电压为额定值，则整流侧模型系统定电流
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｅｐｓ－ｉｎｆｏ．ｃｏｍ站换流器控制方式转换为电流偏差控制。此时整流侧的运行特性可由式（３）至式（１１）来描述，运行状态变量共有１０个，而约束方程是９个，依然可以得到其余变量随Ｉｄ变化的曲线。为了计算方便，下面将在上述基准值下的标幺值系统中进行分析说明。借鉴较为常规的换流变压器参数的取值，ＳＴ＝１．１５ＰｄＮ，Ｘｃ＝０．１８，τ＝１，经式（１３）计算得到Ｃ值为１．５３，另外取交流系统等值阻抗角θ为９０°。当整流站运行在额定状态时，，应有Ｉｄ＝１，Ｕ＝１，Ｐｄ＝１，同时取ＱｃＮ＝ＱｄＮ，其中ＱｃＮ为额定无功补偿容量，ＱｄＮ为额定直流无功功率。因此可由式（１２）确定额定延迟触发角αＮ，由式（３）确定额定换相角μＮ，再分别确定常数Ｋ，Ｂｃ和Ｅ，其中Ｅ＝Ｚ２i幔玻冢悖铮螃龋薄Ｓ墒剑ǎ玻┑玫浇涣飨低车刃ё杩褂攵搪繁瘸煞幢鹊墓叵担梢杂美幢碚鹘涣飨低车那慷取Ｇ蠼庥墒剑ǎ常┲潦剑ǎ保玻┳槌傻姆窍咝苑匠套椋玫秸９ぷ髯纯鱿娄寥〔煌凳保刺淞浚眨眩洌校渌妫桑涞谋浠媛桑铰迹痢６杂谡鞑啵毕低吃诵杏冢洌校洌洌桑洌荆笆保龃笙低车闹绷鞯缌骺梢栽龃笫渌偷闹绷鞴β剩欢毕低吃诵性冢洌校洌洌桑洌迹笆保龃笾绷鞯缌鳎嵩斐苫涣髂赶叩缪辜本缦陆担低呈渌偷闹绷鞴β史炊跣。低衬岩晕榷ㄔ诵小＃洌校洌洌桑洌剑暗牡憔鱿衷谡髌髑谢坏阶钚ˇ恋目刂坪螅玫愣杂Φ模桑浯
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