基于新型换流变压器的直流输电系统控制方式及其故障特性研究

摘要

全国电网互联是我国电网发展的必然趋势。建设“西电东送”和“南北互供”工程既是解决中国能源资源分布与需求不平衡的客观需要，也是中国电力工业发展的客观需要。国家电网公司将重点建设特高压电网，而直流输电适合于远距离、大容量输送电力，因此特高压直流输电将得到广泛的应用。换流变压器是直流输电系统中最重要的设备之一，自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器拥有传统换流变压器所不具备的优点，具有十分广阔的应用前景。本论文所研究的就是采用了这种新型换流变压器的新型直流输电系统的控制模式及其故障特性。 本文研究内容主要包括以下几个方面： 首先，对新型换流变压器及其滤波系统的原理和特点进行了简要的分析，并对湖南大学输变电新技术研究开发平台的相关情况进行了介绍。重点分析了新型换流变压器独特的自耦补偿和谐波屏蔽功能。 然后，研究了传统高压直流输电控制系统的总体结构，并对其中的极控系统进行了重点讨论。阐述了各种控制器的原理和相关特性，并通过仿真，分析了各种控制器的性能、扰动时控制器间的切换动作以及系统的稳、暂态运行特性。 接着，在电磁暂态仿真工具PSCAD/EMTDC上建立了采用新型换流变压器及其滤波系统的新型高压直流输电系统模型，分析了其在不同故障模式下的暂态响应特性，以揭示其故障恢复特性。 最后，以CIGRE第一标准模型为研究对象，分析了交流系统发生各种故障时可能引发的换相失败的机理。并主要以新型换流变压器对直流输电换相电抗的影响分析了新型直流输电系统改善换相的原因，揭示了新系统优良的换相失败故障特性。

目录

文摘

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第1章 绪论

1.1直流输电的发展概况

1.2直流输电的构成及特点

1.2.1直流输电的基本构成

1.2.2直流输电的优点

1.2.3直流输电的缺点

1.3本文的研究背景及意义

1.4课题来源及本文所做的主要工作

第2章 新型换流变压器原理及试验平台介绍

2.1采用传统换流变压器存在的问题

2.2自耦补偿与谐波屏蔽换流变压器原理及其技术特点

2.2.1接线方案与原理研究

2.2.2技术特点

第3章 高压直流输电控制系统研究

3.1概述

3.2高压直流输电控制系统的基本结构及功能

3.2.1基本结构

3.2.2基本功能

3.3高压直流输电极控系统各控制模式

3.3.1定电流控制器

3.3.2定最小触发角控制器

3.3.3定熄弧角控制器

3.3.4低压限流控制器

3.3.5电流偏差控制器

3.4本章小结

第4章 新型直流输电系统建模及仿真实验

4.1新型直流输电系统和标准直流输电系统的等值电路

4.2新型直流输电系统主电路参数设计

4.2.1 新型换流变压器的参数设计

4.2.2变压器配套滤波系统全调谐电路的参数设计

4.3基于新型换流变压器的直流输电测试系统

4.4新型直流输电系统故障测试实验及结果对比分析

4.4.1模拟整流侧电流控制器故障的扰动试验

4.3.2整流侧交流母线单相接地故障受扰试验

4.3.3模拟逆变侧γ角控制器故障的扰动试验

4.3.4模拟侧交流母线单相接地故障受扰试验

4.5本章小结

第5章 新型直流输电系统换相失败故障特性分析

5.1直流输电系统换相失败故障

5.2新型直流输电系统换相失败故障特性

5.3本章小结

结论

参考文献

致谢

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