特高压直流输电工程交直流滤波器分析研究

摘要

特高压直流输电在国内正处于大力发展阶段，同高压直流输电工程一样，换流站在运行过程中不可避免地要产生大量的谐波，这些谐波必须通过滤波装置来加以抑制。因此滤波装置设计的合理与否直接关系到特高压直流输电系统的投资成本与运行性能的好坏。
　　 特高压直流输电工程的滤波器的设计和性能分析有自身独特的特点。本论文结合国内以往直流工程的情况和经验，以云南-广州±800KV特高压直流输电工程楚雄换流站这一实际工程为背景，运用可靠的电力仿真软件，对特高压直流输电工程换流站交流侧和直流侧的谐波及滤波器进行深入分析和计算，给出了滤波器设计的准则和方法，对工程实际具有一定的指导和参考意义。
　　 对于交流滤波器，研究重点在以云广工程送端楚流换流站交流侧的工程数据为例，对其特征和非特征谐波进行了计算和分析，以楚雄换流站的交流滤波器配置为依据，建模并分析其在不同运行工况下的性能，即双极全压正向运行、双极降压正向运行、单极正向大地返回运行工况下，换流站采用滤波器进行调谐滤波，特征谐波可以得到很好的抑制，对于低次谐波也有较好的滤除作用。同时也详细分析了交流侧系统阻抗、背景谐波等因素对滤波器性能的影响。
　　 对于直流滤波器，首先分析了换流站直流侧特征与非特征谐波的特点，着重于分析直流滤波器与交流滤波器的差别，给出直流滤波器的设计与配置原则。依据云广±800kV特高压直流输电工程建立了直流滤波系统的数学模型，并建立该直流输电系统的等效电路模型，利用3脉动模型计算换流器产生的最严重的等效谐波电压源，采用PSO优化算法实现对所建立的直流滤波系统优化模型的求解，并针对优化模型得出的优化方案以及该工程建设初期设计的滤波方案进行了滤波性能校核和经济性比较。验证了本文采用优化算法得出的优化配置方案为适用于本工程的经济性能优良且能满足等效干扰电流要求的直流滤波系统最优配置方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 特高压直流输电工程发展现状

1.2 换流站的谐波与抑制措施

1.3 换流站滤波器研究现状

1.4 本文的主要工作

第二章 交流滤波器的设计与配置原则

2.1 交流侧特征与非特征谐波

2.2 交流滤波器装置设计准则

2.3 谐波检验标准

2.4 交流滤波器型式

2.4.1 单调谐滤波器

2.4.2 双调谐滤波器

2.4.3 三调谐滤波器

2.5 配置方案

2.6 本章小结

第三章 特高压直流输电工程交流滤波器设计性能分析

3.1 原始数据准备

3.2 交流滤波器设计

3.2.1 滤波器设计步骤

3.2.2 滤波器设计考虑的其它因素

3.3 工程概况

3.4 影响交流滤波器性能的因素

3.4.1 交流系统谐波阻抗考虑的方法和原则

3.4.2 背景谐波

3.4.3 影响交流滤波器性能的其他因素

3.5 谐波电流

3.5.1 特征谐波电流

3.5.2 非特征谐波

3.5.3 谐波电流计算

3.6 滤波器的性能计算

3.6.1 计算方法

3.6.2 楚雄换流站交流滤波器配置方案

3.6.3 典型工况下的滤波器性能校核

3.7 本章小结

第四章 高压直流滤波器的设计与配置原则

4.1 直流侧特征与非特征谐波

4.1.1 直流侧谐波的危害

4.1.2 直流侧特征谐波

4.1.3 直流侧非特征谐波

4.2 直流谐波规范

4.2.1 等效干扰电流

4.2.2 谐波性能指标的选取

4.3 直流滤波器的设计

4.3.1 直流滤波器与交流滤波器的差别

4.3.2 设计原则

4.4 直流滤波器的配置原则

4.5 本章小结

第五章 特高压直流滤波器装置优化设计

5.1 工程简介

5.2 直流滤波系统优化设计的数学模型

5.2.1 目标函数

5.2.2 决策变量

5.2.3 约束条件

5.3 直流线路数学模型

5.3.1 单极大地回路运行方式下直流线路模型

5.3.2 双极运行方式下直流线路模型

5.4　3脉动谐波电压源

5.4.1　3 脉动模型

5.4.2　3 脉动模型中谐波电流的流动

5.5 优化结果及校验

5.5.1 优化设计结果

5.5.2 直流滤波系统校验

5.6 本章小结

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢