高压直流输电系统无功功率控制研究

发布时间：2017-10-03 09:27

  本文关键词：高压直流输电系统无功功率控制研究

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【摘要】：随着高压直流输电在现代电力系统中扮演着越来越重要的角色,对高压直流系统的运行与控制技术的研究也显得越来越重要。无功功率控制是高压直流输电系统中重要的控制功能,不仅关系到直流系统的稳定运行,也与交流系统电压的稳定有很大的相关性,充分利用直流系统的无功调节能力,有利于满足交直流系统不同的运行需要。本文通过分析直流输电的运行规律和控制功能的相互关系,总结直流输电的基本原理和基本控制功能;对直流输电系统无功功率控制功能进行了总结和归纳,分析了当前高压直流工程中无功功率控制的缺陷和不足,并对此开展了以下的研究:首先通过分析换流器的无功功率特性和换流站的无功功率控制范围,阐明了当直流功率水平较低时,换流站无功补偿过剩,可通过降低换流变分接头档位和降低直流电压的方法增加换流器的无功消耗量,减少交直流系统之间的无功交换,且此时换流器无功功率调节范围较广;当直流功率水平较高时,换流站无功补偿不足,可通过升高换流变分接头档位的方法减少换流器的无功消耗量,此时无功功率调节范围较小。提出了一种以直流电压为控制量,并以交直流系统无功交换量作为反馈量的“开环+闭环”无功控制方法,并利用PSCAD/EMTDC中的CIGRE高压直流输电基准模型进行仿真验证。该方法克服了低负荷无功优化(Low Load Reactive Power Optimization,LLRPO)功能开环控制下无法对无功功率进行精确控制的问题,同时也避免现有工程中换流器无功功率控制(Converter Reactive Power Control,QPC)功能直接控制整流侧触发角或逆变侧关断角对直流系统造成运行不稳定的问题。同时,将上述“开环+闭环”无功控制优化方法应用到实际工程中,并考虑换流变分接头档位的影响,利用RTDS模型进行仿真,仿真结果说明,当直流功率水平较低时降低换流变分接头可缓解换流站无功过剩的问题,当直流功率水平较高时升高换流变分接头档位可缓解换流站无功不足的问题。最后对高压直流输电系统无功功率控制作了总结和展望。
【关键词】：高压直流输电 无功功率控制 直流电压 换流变分接头 PSCAD/EMTDC RTDS
【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】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 高压直流输电的发展10-12
• 1.2 高压直流输电无功功率控制的研究现状12-14
• 1.3 本课题研究的目的和意义14
• 1.4 本文的主要工作14-16
• 第二章 直流输电系统的基本控制和无功功率控制16-32
• 2.1 直流输电原理16-17
• 2.2 直流输电基本控制功能17-25
• 2.2.1 定电流控制19-20
• 2.2.2 定电压控制20-21
• 2.2.3 整流侧最小触发角控制21-22
• 2.2.4 逆变侧定关断角控制22-23
• 2.2.5 低压限流控制23-24
• 2.2.6 控制模式的选择24-25
• 2.3 无功功率控制25-31
• 2.3.1 绝对最小滤波器限制26-27
• 2.3.2 最高/最低电压限制27
• 2.3.3 最大无功交换限制27-28
• 2.3.4 最小滤波器限制28-29
• 2.3.5 无功交换控制/电压控制29
• 2.3.6 低负荷下增加无功消耗29-30
• 2.3.7 Gamma kick功能30-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 换流站无功功率优化控制的原理分析32-45
• 3.1 无功功率特性32-33
• 3.2 以直流电压为控制量的无功控制优化方法33-35
• 3.2.1 直流电压的确定33-34
• 3.2.2 无功交换量的闭环控制34-35
• 3.3 仿真验证35-43
• 3.3.1 CIGRE直流输电标准测试系统35-37
• 3.3.2 无功功率优化控制环节37-39
• 3.3.3 仿真结果39-43
• 3.4 本章小结43-45
• 第四章 换流站无功功率优化控制的应用45-67
• 4.1 换流变分接头控制45-46
• 4.2 交流滤波器投切控制46-47
• 4.3 无功功率控制范围47-55
• 4.3.1 换流器运行模式对无功控制范围的影响47-51
• 4.3.2 无功功率控制范围51-55
• 4.4 换流变分接头档位的优化控制55-59
• 4.5 仿真验证59-66
• 4.5.1 RTDS直流输电工程模型59-61
• 4.5.2 无功功率优化控制环节61-62
• 4.5.3 换流变分接头档位控制环节62-63
• 4.5.4 仿真结果63-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果72-73
• 致谢73-74
• 答辩委员会对论文的评定意见74

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本文编号：964424