直流互联系统的交流电网故障分析方法研究

发布时间：2017-08-16 08:30

  本文关键词：直流互联系统的交流电网故障分析方法研究

  更多相关文章： 换流器开关函数 直流控制特性 多直流送出输电系统 背靠背直流输电 故障计算方法

【摘要】：近年来,随着越来越多的高压/特高压直流工程的投运,我国已经形成了大规模全国性的交直流互联电力系统。除了已有的多直流馈入电网,对于能源较为集中如四川宁夏等省份,已经形成了多直流送出电网(multi-send HVDC system,MSDC);而华北电网与东北电网间、华中电网与西北电网间则通过背靠背直流(back-to-back HVDC system,BTB HVDC)互联。如此庞大的交直流互联电网,在交流系统发生故障的时候,由于直流系统的存在,其故障特征与传统纯交流系统相比有较大的区别。在故障计算时应计及直流系统控制特性以及交直流间的相互作用。因此,针对不同形式的交直流互联系统的特点,研究其交流系统的故障计算方法,对于确保交直流互联系统的安全稳定运行具有重要的理论和工程实用价值。本文首先建立了计及直流控制特性的直流系统等值模型,该模型反映了交流系统故障时由直流系统决定的直流系统注入到交流的基频与谐波分量以及交流系统的换流母线基频与谐波分量间的相互作用关系,为含多送出直流系统的交流电网以及含背靠背直流输电的交流电网故障分析提供了接口。在此基础上,结合含多直流送出的交流电网的拓扑结构和交流不对称故障的边界条件,提出一种含多直流送出的交流电网故障分析方法。以CIGRE标准测试系统为基础搭建三送出直流输电系统模型对本文所提方法进行了故障计算,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果相比较,结果表明所提方法计算简单、收敛性好、精度较高。而针对含背靠背直流输电网,则分析了背靠背直流系统中谐波传变特性和两侧交流电网间的故障影响机理,并建立了背靠背直流系统故障计算模型;利用该模型结合双端交流电网网络结构以及故障侧的边界条件,提出一种含背靠背直流输电的电网故障分析方法。将所提出的方法应用于灵宝背靠背直流输电模型的故障分析计算,并与PSCAD/EMTDC软件仿真结果相比较,表明所提模型和方法准确、有效。上述方法为直流互联交流电网的故障分析及其继电保护的整定配合等提供了定量分析依据。
【关键词】：换流器开关函数 直流控制特性 多直流送出输电系统 背靠背直流输电 故障计算方法
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景与意义10-13
• 1.2 研究现状13-15
• 1.2.1 直流系统等值模型13-14
• 1.2.2 含多直流送出的电网故障分析14
• 1.2.3 含背靠背直流输电的电网故障分析14-15
• 1.3 本文主要工作15-16
• 第二章 计及直流控制特性的换流器等值模型16-28
• 2.1 引言16
• 2.2 基于调制理论的换流器开关函数模型16-21
• 2.2.1 基于调制理论的开关函数基本原理16-18
• 2.2.2 改进的换流器开关函数模型18-21
• 2.3 直流控制系统稳态控制特性21-25
• 2.3.1 直流控制系统的分层结构21-22
• 2.3.2 直流控制系统稳态控制模型22-25
• 2.4 计及直流控制特性的换流器等值模型25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 多送出直流电网故障分析计算方法28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 考虑直流控制特性的直流系统等值简化模型28-30
• 3.2.1 对换流器开关函数的简化28-29
• 3.2.2 考虑控制系统特性的直流系统等值模型29-30
• 3.3 单回直流输电系统交流故障分析计算30-35
• 3.3.1 交流系统不对称故障序网络方程30-33
• 3.3.2 单回直流输电系统交流网络故障计算流程33-34
• 3.3.3 仿真验证34-35
• 3.4 多直流送出电网故障分析35-37
• 3.4.1 交流网络方程35-36
• 3.4.2 多直流馈出交流电网故障计算36-37
• 3.5 仿真验证37-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 含背靠背直流输电的电网故障分析计算41-54
• 4.1 引言41
• 4.2 背靠背直流输电系统41-42
• 4.3 背靠背直流输电系统故障计算模型42-48
• 4.3.1 换流器开关函数模型42-43
• 4.3.2 计及直流控制特性的换流器等值模型43-45
• 4.3.3 背靠背直流的谐波变换特性及故障机理分析45-47
• 4.3.4 背靠背直流系统故障计算模型47-48
• 4.4 含背靠背直流输电的交流电网故障计算48-50
• 4.5 仿真分析50-53
• 4.6 本章小结53-54
• 结论54-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果59-60
• 致谢60-61
• 附件61

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本文编号：682283