基于SVC不平衡补偿的架空地线融冰装置研究

发布时间：2017-10-24 00:00

  本文关键词：基于SVC不平衡补偿的架空地线融冰装置研究

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【摘要】：架空输电线路覆冰灾害,是电力系统安全运行最为严重的威胁之一。其轻则造成输电线路或变电站中绝缘设备的冰闪,重则导致架空线缆断裂,杆塔倾倒,甚至可能引发整个灾区电网的瘫痪。又因为发生冰灾的时候,往往气候条件恶劣,道路封行,通信中断,检修作业困难,容易造成长时间、大面积的停电,对当地经济造成严重的损失,给人民生活带来极大的不便。目前,国内外防冰除冰措施主要分为：机械除冰法、热力融冰法和自然脱冰法。其中线缆交流短路融冰法以其效率高、成本低、安全可靠的优点被广泛的应用于各类除冰工程中。当融冰对象为输电线路三相导线时,短路融冰法能够充分的发挥其优势有效的解决输电线路覆冰问题,但当融冰对象为架空地线时,则会由于其等效单相负载的接入而在变电站中产生电网电流三相不平衡,故而限制了交流短路融冰方案在架空地线上的应用。通过在融冰电源端即变电站主变低压端增设具备分相不平衡补偿功能的SVC,本文设计的新型融冰方法有效的解决了上述难题。其中SVC在电力系统正常运行状态下,作为系统无功补偿装置补偿无功波动,稳定母线电压。这又与我国“智能电网”、“坚强电网”战略目标中柔性交流输电系统对无功补偿设备的需求紧密结合在一起。围绕着基于不平衡补偿的架空地线融冰新方法及其核心设备—SVC,本文对线缆融冰物理数学模型的建立及其参数计算,SVC的主电路与控制系统硬件模块的设计,以及适用于本系统的无功功率与不平衡补偿算法的提出展开了详细的论述,并通过PSCAD仿真平台与部分样机实验验证了对应内容结论的正确性与可行性。本文重点对高压投切晶闸管取能电路与基于瞬时无功理论和对称分量法的不平衡补偿算法开展了研究。所设计的投切晶闸管取能电路主要分为电压取能与电流取能两大部分,其中电压取能模块以共阴极晶闸管为取能对象,并可实现电压的全波取能；电流取能模块通过两组工作于开关状态下的绕组相互配合,实现了充电电压的稳定,降低了互感器的铁芯损耗。本文通过将对称分量法应用在斯坦门茨负载平衡化理论中,得到了补偿电纳的计算表达式,再通过与瞬时无功电流检测技术的结合,将表达式转换为可被实际测量的参数的计算公式。
【关键词】：融冰 架空地线 静止无功补偿器 晶闸管取能电路 三相不平衡
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM752
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 架空输电线覆冰的危害11-12
• 1.1.1 架空输电线路覆冰引起的事故类型11-12
• 1.1.2 覆冰危害典型案例12
• 1.2 架空输电线路除冰技术及本文所用方案概述12-16
• 1.2.1 机械除冰法13
• 1.2.2 热力融冰法13-14
• 1.2.3 自然脱冰法14
• 1.2.4 本文所用方案14-16
• 1.3 静止无功补偿技术综述16-17
• 1.3.1 国际国内面临现状16
• 1.3.2 并联无功补偿技术的发展与SVC研究现状16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第2章 架空线路融冰模型及其参数计算19-26
• 2.1 架空线路融冰的物理数学模型19-22
• 2.1.1 线缆融冰动态模型19
• 2.1.2 融冰静态模型19-20
• 2.1.3 椭圆融冰模型20-21
• 2.1.4 热平衡理论融冰参数计算模型21-22
• 2.2 架空线路融冰参数的工程计算方法22-25
• 2.2.1 融冰电流与融冰时间的计算22-24
• 2.2.2 最大容许电流与临界融冰电流的计算24
• 2.2.3 融冰电源容量的计算24-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第3章 SVC硬件系统及其高压触发接口的设计26-38
• 3.1 晶闸管串联技术研究26-29
• 3.1.1 晶闸管器件特性研究26-27
• 3.1.2 晶闸管串联静态均压技术27-28
• 3.1.3 晶闸管串联动态均压技术28-29
• 3.2 晶闸管触发系统的研究29-33
• 3.2.1 晶闸管触发系统原理29-30
• 3.2.2 晶闸管电子电路的功能与结构30-32
• 3.2.3 阀基电子单元的功能与结构32-33
• 3.3 晶闸管高压取能电路的设计33-37
• 3.3.1 晶闸管高压取能电路技术现状33-34
• 3.3.2 电压取能模块34-35
• 3.3.3 电流取能模块35-36
• 3.3.4 协调工作模块36-37
• 3.4 本章小结37-38
• 第4章 SVC控制策略38-50
• 4.1 SVC特性及其控制策略分析38-41
• 4.1.1 TCR控制策略与其谐波抑制38-39
• 4.1.2 TSC控制策略与其投切时刻的选取39-40
• 4.1.3 TCR-TSC型SVC的工作特性分析40-41
• 4.2 无功功率补偿算法41-44
• 4.2.1 瞬时无功功率理论概述41-42
• 4.2.2 基于瞬时无功理论的无功电流检测42-44
• 4.3 不平衡负载补偿算法44-49
• 4.3.1 三相平衡化的基本原理44-45
• 4.3.2 对称分量法在不平衡补偿控制中的应用45-47
• 4.3.3 基于瞬时无功理论的补偿算法47-49
• 4.4 本章小节49-50
• 第5章 系统仿真与样机实验50-62
• 5.1 晶闸管高压取能电路仿真50-52
• 5.1.1 电压取能模块50
• 5.1.2 电流取能模块50-51
• 5.1.3 综合取能工作51-52
• 5.2 融冰系统仿真模型与控制算法验证52-57
• 5.2.1 电网无功单独补偿53-54
• 5.2.2 不平衡负载单独补偿54-55
• 5.2.3 融冰工作综合补偿及其优化55-57
• 5.3 融冰装置样机设计与实验研究57-61
• 5.3.1 融冰SVC装置的实验设计57-59
• 5.3.2 实验结果59-61
• 5.4 本章小节61-62
• 第6章 总结与展望62-64
• 6.1 全文总结62
• 6.2 不足与展望62-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果70-71
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 李政敏;庾振平;胡琰锋;;输电线路覆冰的危害及防护[J];电瓷避雷器;2006年02期

2 申屠刚;程极盛;江道灼;金文德;郭捷;;500kV直流融冰兼动态无功补偿系统研发与工程试点[J];电力系统自动化;2009年23期

3 邓健;肖顺良;姚璞;郭正辉;吴小勇;贺伟明;;220kV线路融冰方案的改进[J];电网技术;2008年04期

4 陈义刚;范松海;;架空地线的绝缘化改造及融冰方法[J];四川电力技术;2012年03期

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本文编号：1085994