多馈入直流输电换相失败机理分析与防御措施研究

发布时间：2017-08-20 11:23

  本文关键词：多馈入直流输电换相失败机理分析与防御措施研究

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【摘要】：电网换相高压直流输电(line-commutated-converter high voltage direct current, LCC-HVDC)系统的正常换相依赖换流母线电压的支撑,交流系统扰动容易引发其换相失败。多馈入直流输电耦合作用更为复杂,连续性换相失败将对交流电网带来重大影响,有必要对该问题进行深入研究。首先,分析了交流系统发生不同类型的不对称故障情况时,LCC-HVDC逆变站中各换流阀的换相特性。考虑12脉动换流器中换流变压器阀侧绕组的不同接线形式,得到了不对称故障发生时各换流阀的实际换相电压。运用拉式电路的对称分量法,计算出不对称故障时换流母线电压的暂态表达式。比较各换流阀的电压-时间换相面积,进而得出受故障影响容易发生换相失败的阀。通过仿真获得各类不对称故障下发生换相失败概率较大的换流阀,从而验证了理论分析的正确性。进一步,为了揭示多馈入直流输电系统的相互影响机理,在运算电路中采用对称分量法,计算逆变站母线电压的暂态表达式。在分析交流故障对不同落点直流子系统的影响时,利用复频域形式的多馈入交互作用因子,表征各子系统受故障的影响程度。在研究换相失败的相互作用时,定义电流换相失败分量,求解某一直流子系统换相失败后对其他子系统的电压扰动。理论分析表明：交流故障对各直流子系统的影响不同,与交流网络参数、子系统额定功率等因素有关；直流子系统换相失败的相互影响,在与交流故障的作用叠加后,可能导致连续性换相失败。仿真结果验证了理论计算的正确性。最后,为减小直流输电系统发生换相失败的概率,分析了换相失败机理,得出促进换相过程的关键。首先,基于数字信号处理器实时监测装置,结合故障电压和故障电流特征,提出了一种功率分量检测法。然后,利用该方法的故障检测结果,提出了一种基于电流指令速动的控制方法,能迅速减小直流电流。理论分析表明,功率分量检测法具有更好的灵敏性与准确性,而电流指令速动控制不仅能快速减小换相面积,而且在一定程度上增大了换相电压。在PSCAD/EMTDC中搭建了双馈入直流输电系统模型。仿真结果与理论分析相符,证明了所提出的功率分量检测法与电流指令速动控制的优越性。
【关键词】：多馈入直流输电 不对称故障 换相失败传递机理 新型控制策略
【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】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景10-13
• 1.1.1 高压直流输电系统的发展现状10-11
• 1.1.2 多馈入直流输电系统的发展现状11-12
• 1.1.3 课题的研究意义12-13
• 1.2 课题研究现状13-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第2章 不对称故障下LCC-HVDC换相失败特性研究16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 LCC-HVDC各换流阀的换相过程分析16-17
• 2.3 不对称故障下电压计算与分析17-26
• 2.3.1 单相接地短路故障18-24
• 2.3.2 两相相间短路故障24-25
• 2.3.3 两相短路接地故障25-26
• 2.4 仿真分析及验证26-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第3章 多馈入直流输电换相失败传递机理29-45
• 3.1 引言29
• 3.2 系统模型与参数分析29-31
• 3.2.1 系统模型29-30
• 3.2.2 多馈入直流参数分析30-31
• 3.3 交流故障对多馈入直流系统的影响31-33
• 3.3.1 三相故障31-32
• 3.3.2 单相故障32-33
• 3.4 多馈入直流系统换相失败的相互影响33-38
• 3.4.1 换相失败后的电流附加分量34
• 3.4.2 电流换相失败分量的函数表示34-37
• 3.4.3 非换相失败直流系统的电压计算与分析37-38
• 3.5 仿真分析与验证38-44
• 3.5.1 交流故障对多馈入直流影响的仿真验证39-41
• 3.5.2 换相失败的相互影响41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第4章 降低直流输电换相失败概率的控制策略45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 功率分量检测法45-47
• 4.3 电流指令速动控制方法47-50
• 4.3.1 提前触发控制的分析47-48
• 4.3.2 电流指令速动控制方法的提出与分析48-50
• 4.3.3 电流指令速动法与VDCOL的对比分析50
• 4.4 仿真验证50-55
• 4.4.1 仿真模型50-51
• 4.4.2 交流故障功率分量检测灵敏性验证51-52
• 4.4.3 电流指令速动改善换相仿真分析52-55
• 4.5 本章小结55-57
• 第5章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-63
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果63-65
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作65-66
• 致谢66

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 刘洋;李晓华;蔡泽祥;;直流输电系统换流器接地故障定位[J];电力系统自动化;2010年08期

2 郭春义;赵成勇;王晶;;新型双馈入直流输电系统供电无源网络的运行特性研究[J];电工技术学报;2012年11期

3 刘济豪;郭春义;刘羽超;许韦华;阳岳希;赵成勇;;基于无功潮流分析的多馈入直流输电耦合作用[J];电力系统自动化;2014年13期

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本文编号：706349