超导限流器在多端直流输电系统中的应用研究

发布时间：2017-04-11 21:11

  本文关键词：超导限流器在多端直流输电系统中的应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：直流输电具有损耗小、可实现非同步电网互联、可靠性高等优势,是现在电力系统中交流输电技术的重要补充。多端直流输电系统能够实现多电源供电、多落点受电,是一种灵活、可靠、便捷的输电方式,也是当今世界直流输电技术的发展方向。然而存在着诸多瓶颈问题限制多端直流输电的工程实际应用,其中一个主要的问题是现在高压直流断路器的开断电流容量很难满足多端直流输电系统的要求。超导限流器是最有效的限制短路电流的装置之一,具有自动限流、响应速度快等优点。通过将超导限流器和直流断路器配合使用,能够大大减小直流断路器的设计制造难度和成本,对于多端直流输电系统的发展具有重要意义。本文探讨了超导限流器在多端直流输电系统中的应用,主要完成了以下工作。(1)研究多端直流系统的控制策略,在此基础上搭建了一个典型的三端环网式直流输电系统,并对其稳态运行与直流侧故障特征进行了详细的分析,指出了应用超导限流器的必要性。(2)搭建了电阻型超导限流器的电气仿真模型并通过验证实验对其有效性与准确性进行了校验。(3)将超导限流器应用于所搭建的三端环网式直流输电系统中,对系统在直流侧故障时的运行状况进行了详尽的仿真分析。仿真结果表明,超导限流器能够作为有效的限流装置应用于多端直流输电系统,在系统直流侧故障时可以起到明显的限流作用,且不会影响系统的正常运行与恢复。(4)综合考虑超导限流器应用的约束条件与优化目标,提出了电阻型超导限流器的参数优化配置算法并将其应用于三端环网式直流输电系统中。
【关键词】：多端直流输电系统 超导限流器 直流断路器 短路电流 双极短路 单极接地短路
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 绪论14-28
• 1.1 研究背景与研究意义14-16
• 1.2 VSC-MTDC系统概述16-20
• 1.2.1 VSC-MTDC系统的基本原理16-17
• 1.2.2 VSC-MTDC的拓扑结构17-19
• 1.2.3 VSC-MTDC系统的应用现状19-20
• 1.3 超导限流器概述20-26
• 1.3.1 超导物理简介20-22
• 1.3.2 超导限流器基本原理22-23
• 1.3.3 超导限流器分类23-25
• 1.3.4 超导限流器的应用现状25-26
• 1.4 论文的主要内容与章节安排26-28
• 第二章 三端环网式VSC-MTDC系统仿真模型的建立及其运行分析28-43
• 2.1 三端VSC-MTDC系统的控制策略28-30
• 2.1.1 VSC换流站的控制方式28-29
• 2.1.2 三端VSC-MTDC系统的控制方式29-30
• 2.2 三端VSC-MTDC系统仿真模型的建立30-32
• 2.2.1 三端VSC-MTDC系统的结构与参数设定30-31
• 2.2.2 换流站的控制模式31-32
• 2.3 三端VSC-MTDC的启动与稳定运行32-34
• 2.3.1 三端VSC-MTDC的启动32-33
• 2.3.2 三端VSC-MTDC系统的稳态运行33-34
• 2.4 三端VSC-MTDC系统的故障特征34-42
• 2.4.1 系统直流侧双极短路故障35-38
• 2.4.2 系统直流侧单极短路故障38-40
• 2.4.3 系统交流侧故障40-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第三章 电阻型超导限流器的电气仿真模型研究43-55
• 3.1 电阻型超导限流器电气模型的理论基础43-44
• 3.2 电阻型超导限流器电气模型的建立44-49
• 3.2.1 超导带材结构简介44-45
• 3.2.2 电阻型超导限流器的电学计算模型45-47
• 3.2.3 电阻型超导限流器的热学计算模型47-48
• 3.2.4 电阻型超导限流器的电气模型48-49
• 3.3 电阻型超导限流器电气模型的验证49-54
• 3.3.1 实验平台的搭建49-50
• 3.3.2 实验与仿真结果对比50-54
• 3.3.3 实验总结54
• 3.4 本章小结54-55
• 第四章 超导限流器在三端VSC-MTDC系统中的应用研究55-73
• 4.1 超导限流器应用于三端VSC-MTDC系统的参数配置55-57
• 4.1.1 超导限流器安装地点的选择55-56
• 4.1.2 超导限流器的参数配置56-57
• 4.2 系统直流侧双极短路故障分析57-64
• 4.2.1 系统故障特征57-62
• 4.2.2 超导限流器运行状况分析62-64
• 4.3 系统直流侧单极短路故障分析64-71
• 4.3.1 系统故障特征64-69
• 4.3.2 超导限流器运行状况分析69-71
• 4.4 系统交流侧短路故障分析71
• 4.5 本章小结71-73
• 第五章 超导限流器应用于多端直流输电系统的参数优化配置研究73-83
• 5.1 电阻型超导限流器的参数优化配置算法73
• 5.2 三端VSC-MTDC系统中超导限流器的参数优化配置73-82
• 5.2.1 超导带材种类74
• 5.2.2 约束条件74-75
• 5.2.3 限流器参数的取值范围75-78
• 5.2.4 优化目标函数78-80
• 5.2.5 限流器的最佳参数80-82
• 5.3 参数优化后的超导限流器效果82
• 5.4 本章小结82-83
• 第六章 结论与展望83-85
• 6.1 结论83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-88
• 致谢88-90
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文90-93
• 上海交通大学硕士学位论文答辩决议书93

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