磁控电抗器动态特性优化及其电压控制研究
发布时间：2021-01-03 02:13
作为一种用于电力系统动态无功平衡及电压控制的理想无功补偿装置,MCR（Magnetically Controlled Reactor,磁控电抗器）具有输出电感值连续可调、控制简单等优势,但其在容量调节响应速度等方面仍存在较大的优化空间。本文针对MCR动态过渡时间较长的性能缺陷,从辅助加速措施和绕组结构优化两方面入手,通过数学建模、MATLAB仿真及相关实验,给出效果良好的辅助励磁方案和绕组配置策略,为MCR动态特性的进一步提升提供理论指导,并通过仿真对比分析了具有不同动态特性的MCR对超高压输电线路的电压控制性能。具体研究内容如下:（1）针对MCR响应时间传统计算方法存在精确度不够的问题,将小斜率磁化特性分段线性化,把MCR工作电流为0条件下控制电流的过渡过程分为2个阶段:直流磁链线性增加阶段和控制电流指数上升阶段,得到更为准确的过渡时间计算公式。（2）结合目前提高MCR响应速度措施的优点,提出2种无需外加独立励磁电源的辅助励磁方案,定量分析了增设辅助励磁方案后MCR容量双向变化时的过渡时间,通过在MATLAB/Simulink中的仿真验证了优化方案的有效性和理论分析的正确性;并利用裂...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
用于MCR仿真模
兰州交通大学工程硕士学位论文-43-图5.5等效化简后的闭环控制系统传递函数框图表5.1传递函数参数参数取值含义K1、K41增益K2rXMCR等效电抗K3-sX系统等效短路电抗T10.05s电压检测设备的滞后时间T20.05s电流检测设备的滞后时间T30电网电压无惯性波动T40.01s单相电路晶闸管失控时间采用PI调节器时其传递函数如式5.12所示：iii(1)()KτsGsτs(5.12)其中，iK为调节器的比例系数，i为调节器的超前时间常数。PI调节器的比例系数若设置地不合理，会导致整个系统的低频振荡[50]。设T1>T4，则采用工程中常用的二阶最佳整定设计方法[51]，可得PI调节器的参数为：i11i342TTKKT==(5.13)5.4仿真分析在MATLAB/Simulink中搭建了500KV线路末端接有MCR的输电系统仿真模型，工频条件下线路参数为：额定电压3500kV，单位长度电感系数和电容系数分别为l0=0.0021896H/km、c0=0.00768e-6F/km，由这些参数和5.1节相关公式可以计算出其它所需电气参数；线路长度为570km[52]。整个电压控制系统的仿真模型如图5.6所示，图5.7为控制器和各环节传递函数，其中的线性化环节利用Simulink中的Look-upTable模块来实现，参数编辑时的视窗如
磁控电抗器动态特性优化及其电压控制研究-44-图5.8。断路器在1s时闭合，将Load1（0.8PN）接入，在3s时关断来切除Load1，这样系统在1s~3s之间是额定负荷PN，其余时间为轻载Load2。图5.6无功/电压控制系统仿真模型图5.7PI控制和触发模块仿真模型图5.8Look-upTable模块参数编辑视窗
【参考文献】：
期刊论文
[1]交流饱和铁芯型故障限流器的现状与发展[J]. 袁佳歆,张朝阳,周航,陈凡,蒋紫薇,倪周. 电力自动化设备. 2020(05)
[2]基于参数变化的磁饱和式可控电抗器的特性分析[J]. 张慧英,田铭兴,李进,敬佩. 电网技术. 2020(03)
[3]磁阀式可控电抗器关键参数研究[J]. 贺新营,李琳. 高压电器. 2018(01)
[4]磁阀式可控电抗器绕组结构对其过渡过程的影响分析[J]. 田铭兴,柴佐时,石鹏太. 电网技术. 2016(11)
[5]新型磁控电抗器快速响应技术[J]. 袁剑,田翠华,田成,陈柏超,王军,聂德鑫,蔡伟,袁佳歆. 电力自动化设备. 2016(05)
[6]n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法[J]. 田铭兴,石鹏太,马亚珍. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]基于磁控电抗器的牵引变电所无功补偿研究[J]. 马永刚,李亚坤,张蕴馨,王梦兰,张伟,王锦杰. 电气化铁道. 2015(05)
[8]提高他励式磁控电抗器响应速度的方法[J]. 刘海鹏,尹忠东,李和明,曹松伟. 电力自动化设备. 2014(05)
[9]基于MATLAB多绕组变压器模型的磁饱和式可控电抗器仿真建模方法[J]. 田铭兴,杨秀川,杨雪凇. 电力自动化设备. 2014(03)
[10]西北750kV电网大容量新型FACTS设备应用研究[J]. 左玉玺,王雅婷,邢琳,申洪,郑彬,李晶,班连庚,周勤勇,李润秋,郑楠,范克强. 电网技术. 2013(08)
博士论文
[1]正交磁通耦合高温超导可控电抗器特性分析及优化方法研究[D]. 王作帅.华中科技大学 2018
[2]新型特高压可控电抗器的理论及应用[D]. 周腊吾.湖南大学 2008
硕士论文
[1]磁控电抗器动态特性优化研究[D]. 李亚坤.北京交通大学 2016
[2]快速响应磁控电抗器无功补偿系统研究[D]. 曾海涛.山东大学 2015
[3]磁控电抗器的损耗研究[D]. 欧振国.广东工业大学 2014
[4]磁阀式可控电抗器的响应特性研究[D]. 王鹏.山东大学 2014
[5]磁阀式可控电抗器的装置特性与控制系统的研究[D]. 张曙.浙江大学 2014
[6]磁饱和式可控电抗器控制系统的研究[D]. 陈华泰.兰州交通大学 2013
[7]磁控电抗器及控制系统的设计[D]. 赵海峰.湖南大学 2013
[8]基于磁阀式可控电抗器的配电网无功补偿系统研究[D]. 刘鹏升.中南大学 2013
[9]磁阀式可控电抗器磁路模型分析与实验研究[D]. 杨坡.华北电力大学（北京） 2011
本文编号：2954110
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
用于MCR仿真模
兰州交通大学工程硕士学位论文-43-图5.5等效化简后的闭环控制系统传递函数框图表5.1传递函数参数参数取值含义K1、K41增益K2rXMCR等效电抗K3-sX系统等效短路电抗T10.05s电压检测设备的滞后时间T20.05s电流检测设备的滞后时间T30电网电压无惯性波动T40.01s单相电路晶闸管失控时间采用PI调节器时其传递函数如式5.12所示：iii(1)()KτsGsτs(5.12)其中，iK为调节器的比例系数，i为调节器的超前时间常数。PI调节器的比例系数若设置地不合理，会导致整个系统的低频振荡[50]。设T1>T4，则采用工程中常用的二阶最佳整定设计方法[51]，可得PI调节器的参数为：i11i342TTKKT==(5.13)5.4仿真分析在MATLAB/Simulink中搭建了500KV线路末端接有MCR的输电系统仿真模型，工频条件下线路参数为：额定电压3500kV，单位长度电感系数和电容系数分别为l0=0.0021896H/km、c0=0.00768e-6F/km，由这些参数和5.1节相关公式可以计算出其它所需电气参数；线路长度为570km[52]。整个电压控制系统的仿真模型如图5.6所示，图5.7为控制器和各环节传递函数，其中的线性化环节利用Simulink中的Look-upTable模块来实现，参数编辑时的视窗如
磁控电抗器动态特性优化及其电压控制研究-44-图5.8。断路器在1s时闭合，将Load1（0.8PN）接入，在3s时关断来切除Load1，这样系统在1s~3s之间是额定负荷PN，其余时间为轻载Load2。图5.6无功/电压控制系统仿真模型图5.7PI控制和触发模块仿真模型图5.8Look-upTable模块参数编辑视窗
【参考文献】：
期刊论文
[1]交流饱和铁芯型故障限流器的现状与发展[J]. 袁佳歆,张朝阳,周航,陈凡,蒋紫薇,倪周. 电力自动化设备. 2020(05)
[2]基于参数变化的磁饱和式可控电抗器的特性分析[J]. 张慧英,田铭兴,李进,敬佩. 电网技术. 2020(03)
[3]磁阀式可控电抗器关键参数研究[J]. 贺新营,李琳. 高压电器. 2018(01)
[4]磁阀式可控电抗器绕组结构对其过渡过程的影响分析[J]. 田铭兴,柴佐时,石鹏太. 电网技术. 2016(11)
[5]新型磁控电抗器快速响应技术[J]. 袁剑,田翠华,田成,陈柏超,王军,聂德鑫,蔡伟,袁佳歆. 电力自动化设备. 2016(05)
[6]n级饱和磁阀式可控电抗器结构特性和仿真方法[J]. 田铭兴,石鹏太,马亚珍. 电力自动化设备. 2016(02)
[7]基于磁控电抗器的牵引变电所无功补偿研究[J]. 马永刚,李亚坤,张蕴馨,王梦兰,张伟,王锦杰. 电气化铁道. 2015(05)
[8]提高他励式磁控电抗器响应速度的方法[J]. 刘海鹏,尹忠东,李和明,曹松伟. 电力自动化设备. 2014(05)
[9]基于MATLAB多绕组变压器模型的磁饱和式可控电抗器仿真建模方法[J]. 田铭兴,杨秀川,杨雪凇. 电力自动化设备. 2014(03)
[10]西北750kV电网大容量新型FACTS设备应用研究[J]. 左玉玺,王雅婷,邢琳,申洪,郑彬,李晶,班连庚,周勤勇,李润秋,郑楠,范克强. 电网技术. 2013(08)
博士论文
[1]正交磁通耦合高温超导可控电抗器特性分析及优化方法研究[D]. 王作帅.华中科技大学 2018
[2]新型特高压可控电抗器的理论及应用[D]. 周腊吾.湖南大学 2008
硕士论文
[1]磁控电抗器动态特性优化研究[D]. 李亚坤.北京交通大学 2016
[2]快速响应磁控电抗器无功补偿系统研究[D]. 曾海涛.山东大学 2015
[3]磁控电抗器的损耗研究[D]. 欧振国.广东工业大学 2014
[4]磁阀式可控电抗器的响应特性研究[D]. 王鹏.山东大学 2014
[5]磁阀式可控电抗器的装置特性与控制系统的研究[D]. 张曙.浙江大学 2014
[6]磁饱和式可控电抗器控制系统的研究[D]. 陈华泰.兰州交通大学 2013
[7]磁控电抗器及控制系统的设计[D]. 赵海峰.湖南大学 2013
[8]基于磁阀式可控电抗器的配电网无功补偿系统研究[D]. 刘鹏升.中南大学 2013
[9]磁阀式可控电抗器磁路模型分析与实验研究[D]. 杨坡.华北电力大学（北京） 2011
本文编号：2954110
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