LCC-HVDC和VSC-HVDC输电系统的通用建模方法和运行特性分析

摘要

随着电力系统的发展需要和电力电子等技术的日趋完善，高压直流输电系统技术在远距离大容量输电、海底电缆送电、电力系统非同步互联等方面得到了快速广泛的发展应用。当前的高压直流输电技术主要包括传统的基于电网换相整流器高压直流输电技术LCC-HVDC和以全控型器件为基础的电压源换流器高压直流输电VSC-HVDC。随着直流输电工程的广泛应用，大规模交直流混合电网逐渐形成，电网的运行特性更加复杂。因此需对传统 LCC-HVDC和VSC-HVDC系统的控制特性进行分析，通过构建合适的数学模型来研究复杂混合电网下的系统稳定性和故障特性，为电网分析提供标准和参考依据。
　　本文以高压直流输电技术为研究对象，针对传统高压直流输电和电压源换流器型直流输电的通用化建模方法进行分析研究，仿真分析了两者在不同运行工况下的运行特性。主要工作如下：
　　（1）针对传统高压直流输电系统，提出了典型LCC-HVDC输电系统的通用化建模方法，完善了主电路、控制系统和直流线路建模方法，详细分析了PSCAD/EMTDC环境下交流系统等值方法与参数，列出了LCC-HVDC输电系统主电路和控制电路的建模方法。所提出的典型LCC-HVDC输电系统通用化建模方法能够建立一种通用的、运行特性与实际相符的传统高压直流输电系统模型，能够准确地反映其运行特性，为现有的交直流混合电网分析提供了一种标准化建模方法，具有一定的参考价值。
　　（2）针对电压源换流器型直流输电系统，提出了典型VSC-HVDC输电系统的通用化建模方法，给出了典型系统的参数选择，完善了换流站主电路、控制系统与直流线路的建模方法，提出了PSCAD/EMTDC环境下典型 VSC-HVDC输电系统的模型系统结构，详细地列出了该环境下主电路、控制系统和监控模块的建模方法，说明给出了PSCAD/EMTDC环境下典型系统模型的全局变量意义。所提出的典型 VSC-HVDC输电系统的通用化建模方法能够为VSC-HVDC输电系统的建模与仿真提供一种通用化的方法和标准，由此获得的VSC-HVDC输电系统运行特性分析能够为电网潮流计算和稳定性分析等传统电网分析问题的解决提供一定的参考价值。
　　（3）根据LCC-HVDC和VSC-HVDC输电系统的通用化建模方法，分别建立了以银东 LCC-HVDC直流输电工程和美国传斯贝尔VSC-HVDC直流输电工程的电磁暂态仿真模型。分析银东直流输电工程在正常、直流侧故障和换相失败时的运行特性，研究美国传斯贝尔直流输电工程在启动、有功类指令值阶跃和无功类指令值阶跃工况下的运行特性。这两种案例分析分别利用 LCC-HVDC和VSC-HVDC的通用化建模方法进行分析，为两种直流输电系统的工程特性分析提供了一种简单、可靠、统一的思路。

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第1章 绪论

1.1 背景与意义

1.2 研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 LCC-HVDC系统的通用建模方法

2.1 引言

2.2 典型LCC-HVDC输电系统的通用建模方法

2.3 PSCAD环境下的LCC-HVDC系统建模

2.4 小结

第3章 VSC-HVDC系统的通用建模方法

3.1 引言

3.2 典型VSC-HVDC输电系统的通用建模方法

3.3 PSCAD环境下的VSC-HVDC系统建模

3.4 小结

第4章 直流输电工程的实例分析

4.1 引言

4.2 银东直流输电工程的运行特性分析

4.3 传斯贝尔直流输电工程的运行特性分析

4.4 小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间已发表或录用的论文