海上石油平台供电策略研究与故障特性分析

发布时间：2017-03-25 00:15

  本文关键词：海上石油平台供电策略研究与故障特性分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海上石油平台向陆上输油环节,需要采用高压大功率电动机,通常平台内自带柴油发电机组,无法满足功率需求,而需要陆上电网供电。在平台离岸距离较远的情况下,采用直流输电经济性较高。海上石油平台的大功率输油泵通常由高压电缆绕线式同步电动机驱动。电动机负载对于陆上交流电网来说,可以认为是远距离大负荷无源系统,适合通过模块化多电平换流器(Modulator Multilevel Converter, MMC)向其供电。由于大功率同步电动机启动过程复杂,并且离岸距离远检修不便,因此要求系统能长期稳定运行并具有较强的故障穿越能力。根据海上石油平台的上述特性,本文做了如下工作：(1)分析了同步电动机与模块化多电平换流器的数学模型,提出了一种采用柔性直流输电技术为平台机组供电的方法,将高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)的研究成果与电机驱动相结合,并对其进行了建模分析。(2)搭建了该系统在PSCAD/EMTDC下的数字仿真平台,实现了系统的稳态运行。并且对系统的调速特性和负荷抗扰动能力进行了测试,并且对结果进行了分析。(3)分析了送端与受端瞬时接地故障对系统的影响,根据故障特性,采用了直流电压限幅控制以抑制送端接地故障下功率缺额对受端系统的影响；提出了无功-电压下垂控制以提升在受端发生瞬时金属性接地时的故障穿越能力。在搭建的仿真平台上对其进行了测试,并且进行了分析。
【关键词】：海上石油平台 高压电缆绕线式同步电动机 模块化多电平换流器 故障穿越能力 直流低压限幅 无功-电压下垂控制
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE54;TM721.1
【目录】：

• 致谢4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 课题研究的背景及意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-18
• 1.2.1 国内外海油平台工程13-14
• 1.2.2 模块化多电平换流器的研究现状14-18
• 1.3 本文主要工作18-20
• 2 海上石油平台电力系统的数学建模20-32
• 2.1 绕线式同步电机的数学模型21-22
• 2.2 励磁机数学模型22
• 2.3 MMC换流站数学模型22-28
• 2.4 受端交流系统的数学模型28-29
• 2.5 直流线路模型29-30
• 2.6 本章小结30-32
• 3 海上石油平台电力系统控制策略32-46
• 3.1 换流器控制32-36
• 3.1.1 内环控制32-34
• 3.1.2 外环控制34-36
• 3.2 电机转速控制36-38
• 3.3 仿真分析38-45
• 3.3.1 调速性能测试40-42
• 3.3.2 力矩扰动测试42-45
• 3.4 本章小结45-46
• 4 海上石油平台供电系统的故障特性研究与故障穿越能力改进46-67
• 4.1 故障特性分析46-53
• 4.1.1 送端系统故障特性分析46-49
• 4.1.2 受端系统故障分析49-53
• 4.2 故障下控制侧率的改进53-65
• 4.2.1 逆变测直流限电压控制53-55
• 4.2.2 逆变测无功-电压下垂控制55-57
• 4.2.3 仿真分析57-65
• 4.3 本章小结65-67
• 5 总结与展望67-71
• 5.1 全文总结67-69
• 5.2 研究工作展望69-71
• 参考文献71-75
• 作者简介75
• 攻读硕士学位期间发表和录用的论文75

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