TCSC在抑制超高压输电线路潜供电流中的作用研究

摘要

论文主要探讨了具有 TCSC装置(可控串联电容补偿)的超高压输电线路上一种常见故障产生的电流—潜供电流(或称二次电流)。建立了潜供电流的集中参数模型和分布参数模型;从理论和计算的角度阐述了超高压输电线路上串联电容补尝装置(FSC/TCSC)对潜供电流的抑制作用;深入研究了串补线路上潜供电流低频分量的产生机理;提出了 TCSC两种运行模式对潜供电流低频分量的抑制策略。
　　论文首先从线路集中参数、时域相关和频域相关模型中恰当地选用频域相关分布参数线路模型作为研究潜供电流的基础。在选用潜供电流ATP/EMTP(电磁暂态计算程序)仿真计算的输电线路模型中,分析线路的Semlyen、Bergeron、J.Marti和Noda等模型的优缺点,最终选用较为优越、实用的J.Marti模型进行仿真计算。
　　接着,阐述了潜供电弧、潜供电流和恢复电压等相关概念,研究了潜供电流产生和发展的过程。对潜供电弧的数学模型做了相应的探讨,并结合ATP/EMTP中的TACS模块和MODELS语言对潜供电弧的ATP仿真模型进行了研究。
　　其次,结合电路基本理论,建立了潜供电流的集中参数模型和分布参数模型,并根据相模变换和二次模变换对分布参数的数学模型进行化简,消除线路间的静电耦合及电磁耦合,建立潜供电流的二次模量数学模型。通过理论研究和实例计算对所建立的模型进行对比分析,并探讨其优缺点。
　　再次,分析了潜供电流低频分量的产生机理,根据电路等值变换和拉普拉斯变换,对潜供电流和恢复电压故障信号的各个频率分量进行分析,抽取出低频分量的数值。采用数学建模中较为常用的普功率MUSIC算法分析潜供电流和恢复电压波形信号中的各个分量的频率及其幅值。详细讨论了 TCSC对潜供电流低频分量的抑制策略,提出了 TCSC感性微调模式和TCSC旁路模式对潜供电流低频分量的抑制策略,并用 ATP仿真的手段分析其抑制效果。
　　最后,分析了输电线路距离、故障点位置、弧道电阻、自然风等因素对潜供电流的影响,提出了特殊因素—雷电情况下对潜供电流数学模型的修正。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2课题研究的意义

1.3课题研究的现状及发展趋势

1.4本文的主要工作及创新点

第二章 TCSC线路上相关模型介绍

2.1 超高压输电线路频域参数模型

2.2 潜供电弧的产生和发展

2.3 潜供电弧的数学模型

2.4 电弧的仿真模型

2.5 TCSC模型及原理介绍

2.6 本章小结

第三章 TCSC线路潜供电流的数学模型探讨

3.1 潜供电流集中参数模型

3.2 潜供电流的频域分布参数计算模型探讨

3.3 潜供电流的计算模型化简

3.4 潜供电流数学模型对比分析

3.5算例分析

3.6 TCSC抑制潜供电流幅值的原理

3.7本章小结

第四章 TCSC对潜供电流低频分量的抑制策略

4.1 潜供电流低频分量的产生机理

4.2 TCSC线路恢复电压频率分析

4.3 功率谱MUSIC法用于TCSC补偿线路潜供电流的频率分析

4.4 TCSC阻抗微调控制模式抑制潜供电流低频分量的策略

4.5 TCSC旁路模式抑制潜供电流低频分量的策略

4.6 TCSC与单相自动重合闸的配合

4.7 本章小结

第五章 影响潜供电流的其他因素研究

5.1 输电距离对潜供电流的影响

5.2 弧道电阻对潜供电流的影响

5.3 输电线路潮流及风速风向对潜供电流的影响

5.4 感应雷过电压对潜供电流的影响

5.5本章小结

第六章 结论和展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

附录

致谢

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