高压交直流混联系统输电线路暂态保护研究
发布时间：2021-03-05 17:22
为实现能源与负荷的优化配置,并尽可能地消纳清洁能源,我国建成了世界上规模最大且电压等级最高的高压交直流混联系统,而保障其安全运行也便成为重大且紧迫的国家需求。输电线路故障率在整个混联系统中占比较高,特别是逆变侧交流线路故障极易引发LCC（Line Commutated Converter,电网换相换流器）型逆变站换相失败,从而使混联系统故障特征更加复杂,并直接冲击交直流侧的线路保护构成。因此,研究适用于混联系统特性的输电线路高可靠、超快速保护方法将对降低混联系统的安全隐患具有重要的理论和实际意义。本文首先通过典型高压交直流混联电网暂态模型,分析了换相失败的机理与特性,并得出了从继电保护角度的换相失败应对需求——构建超快速的保护方法;同时分析了混联系统暂态信号的提取需求,指出了已有大多信号处理方法在时频分辨率及对弱振幅信号提取等方面的不足,进而提出将同步挤压S变换应用于混联系统的暂态信号提取中。其次,针对LCC型混联系统近逆变侧交流输电线路,分析了逆变侧交流母线的频率特性,并指出仅依赖电压行波的保护原理的不适用性;进而分析了故障电流暂态分量的传播机理,并构成了基于正反向故障电流暂态能量比...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型交直流混联系统
西安理工大学硕士学位论文16其分子保留了原始信号的相位，分母提高了高频分量的能量，证明了S变换对高频低振幅信号具有较好的时频分析优势。对S变换系数进行同步挤压，可得多分量信号f(t)的瞬时频率为：11(,)(,)()[(2(,))]nnNfnnnfnnSTfbffbfffiSTfbbδπ==+∑（2-9）式中：δ为冲激函数。以及信号f(t)的SST（SynchrosqueezingSTransform，同步挤压S变换）为：1[(,)0.5](,)(,)kklflkfkkaffbffSSTfbffSTfbf∈<=∑（2-9）式中，fl是同步挤压变换后的频率，Δfk=fk-fk-1。即把一个频率区间的S变换时频谱挤压到一个频率点上，极大提高了S变换的时频分辨率[97]。同时，同步挤压S变换是对S变换结果的绝对值进行挤压，避免了在挤压过程中可能存在的正负数字相加而导致的能量损失，改善了挤压效果。为对比上述信号处理工具的性能，文献[97]以式（2-10）所示的合成信号为例，对比了CWT、ST、SWT、SST进行了时频分析性能对比，如图2-5所示。12311.82023()()()()()()[20.2cos()]cos[2π(30.6cos())]()0.6[10.3cos(2)]ecos[2π(50.60.3sin())]()0.4cos[2π(9)]txtxtxtxtntxttttxtttttxtt=+++=++=+++=（2-10）图2-5某合成信号的时频谱（a）小波变换；（b）S变换；（c）同步挤压小波变换；（d）同步挤压S变换Fig.2-5Time-frequencyspectrumofacompositesignalusing(a)WT,(b)ST,(c)SWT,(d)SST
第3章基于暂态电流能量的LCC-HVDC近逆变侧交流线路方向保护19交流滤波器f1f2方向继电器LMN无功补偿装置IIIR1R2HVDCf330km100kmIII100km100km200km交流母线HVDC包括：平波电抗器，换流变压器，直流输电线路，直流滤波器，等图3-1典型近逆变侧交直流混联电网拓扑Fig.3-1Typicalinverter-sideHVAC/DChybridsystemtopology(a)不同工程(b)工程I1k~10kHz(c)工程I10k~50kHz(d)工程I50k~100kHz图3-2逆变侧交流母线频率特性Fig.3-2FrequencycharacteristicsofACbusneartheinverter逆变侧交流母线的杂散电容一般不超过1100pF，但边界还包括一些额外设备，如，交流滤波器和无功补偿装置等。无功补偿装置中的高压并联电容器有含小阻尼电抗器和不含小阻尼电抗器两种方式。小阻尼电抗器等效于几个μF的电容，它比母线杂散电容大几百倍。这些附加装置增加了混合系统线路的边界组成，进而改变逆变侧交流母线的边界特性。总体而言，LCC-HVDC近逆变侧交流母线呈大电容特性，其行波频段的阻抗约为0Ω，也即近逆变器侧交流母线可等效于直接接地。图3-2描绘了典型逆变侧交流母线的阻抗-频率特性，附录2还展示了更多工程的测试结果。可见，对于10kHz以上的信号，母线系统表现出约0Ω的低阻抗特性（即图3-3中Z2≈0），这与理论分析是一致的。
本文编号：3065567
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型交直流混联系统
西安理工大学硕士学位论文16其分子保留了原始信号的相位，分母提高了高频分量的能量，证明了S变换对高频低振幅信号具有较好的时频分析优势。对S变换系数进行同步挤压，可得多分量信号f(t)的瞬时频率为：11(,)(,)()[(2(,))]nnNfnnnfnnSTfbffbfffiSTfbbδπ==+∑（2-9）式中：δ为冲激函数。以及信号f(t)的SST（SynchrosqueezingSTransform，同步挤压S变换）为：1[(,)0.5](,)(,)kklflkfkkaffbffSSTfbffSTfbf∈<=∑（2-9）式中，fl是同步挤压变换后的频率，Δfk=fk-fk-1。即把一个频率区间的S变换时频谱挤压到一个频率点上，极大提高了S变换的时频分辨率[97]。同时，同步挤压S变换是对S变换结果的绝对值进行挤压，避免了在挤压过程中可能存在的正负数字相加而导致的能量损失，改善了挤压效果。为对比上述信号处理工具的性能，文献[97]以式（2-10）所示的合成信号为例，对比了CWT、ST、SWT、SST进行了时频分析性能对比，如图2-5所示。12311.82023()()()()()()[20.2cos()]cos[2π(30.6cos())]()0.6[10.3cos(2)]ecos[2π(50.60.3sin())]()0.4cos[2π(9)]txtxtxtxtntxttttxtttttxtt=+++=++=+++=（2-10）图2-5某合成信号的时频谱（a）小波变换；（b）S变换；（c）同步挤压小波变换；（d）同步挤压S变换Fig.2-5Time-frequencyspectrumofacompositesignalusing(a)WT,(b)ST,(c)SWT,(d)SST
第3章基于暂态电流能量的LCC-HVDC近逆变侧交流线路方向保护19交流滤波器f1f2方向继电器LMN无功补偿装置IIIR1R2HVDCf330km100kmIII100km100km200km交流母线HVDC包括：平波电抗器，换流变压器，直流输电线路，直流滤波器，等图3-1典型近逆变侧交直流混联电网拓扑Fig.3-1Typicalinverter-sideHVAC/DChybridsystemtopology(a)不同工程(b)工程I1k~10kHz(c)工程I10k~50kHz(d)工程I50k~100kHz图3-2逆变侧交流母线频率特性Fig.3-2FrequencycharacteristicsofACbusneartheinverter逆变侧交流母线的杂散电容一般不超过1100pF，但边界还包括一些额外设备，如，交流滤波器和无功补偿装置等。无功补偿装置中的高压并联电容器有含小阻尼电抗器和不含小阻尼电抗器两种方式。小阻尼电抗器等效于几个μF的电容，它比母线杂散电容大几百倍。这些附加装置增加了混合系统线路的边界组成，进而改变逆变侧交流母线的边界特性。总体而言，LCC-HVDC近逆变侧交流母线呈大电容特性，其行波频段的阻抗约为0Ω，也即近逆变器侧交流母线可等效于直接接地。图3-2描绘了典型逆变侧交流母线的阻抗-频率特性，附录2还展示了更多工程的测试结果。可见，对于10kHz以上的信号，母线系统表现出约0Ω的低阻抗特性（即图3-3中Z2≈0），这与理论分析是一致的。
本文编号：3065567
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