特高压直流输电控制系统模型的研究

摘要

特高压直流输电因具有输电距离远、容量大、控制灵活、电能损耗小和节约土地等特点，在我国西电东送和市场资源配置中发挥着越来越重要的作用，其安全运行对保障电力系统稳定和国民经济健康发展具有重大意义。到2020年左右，我国将建成15个±800 kV特高压直流输电工程并接入国内电网，包含约30座特高压换流站和长约26000km的输电线路，输送容量达94400MW，形成覆盖华北、华中、华东地区的特高压交直流并列运行同步电网。
　　特高压直流输电工程不断建成投运，交、直流日趋紧密的联系使得电网结构更加复杂，因此对特高压直流输电系统的可靠性和控制性提出了更高的要求。控制系统是直流输电工程的大脑，要做好特高压直流输电系统的研究，就必须建立准确的控制系统仿真模型。
　　特高压直流输电是在常规高压直流输电的基础上发展起来的，其控制系统的基本原理和特性与常规高压直流相似。本文详细介绍了特高压直流输电控制系统的分层结构和模块功能，对双极控制和极控制功能进行了简化，以RTDS仿真软件为平台，搭建了以阀组控制为核心的极值选择型控制系统模型。该模型不仅能够充分反映特高压直流控制系统的控制特性，而且对冗余部分的简化可以加快仿真速度，也便于理解。
　　本文通过仿真验证了直流系统稳态运行时的各项参数符合设计要求，又分别在整流侧出口直流线路单相接地、整流侧交流系统单相接地和逆变侧交流系统三相短路这三种故障情况下，对所建控制系统的响应特性进行仿真分析，结果表明模型响应合理可靠。本文的研究成果对于深入开展研究国内特高压直流控制系统和交直流混合暂态仿真具有重要意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 特高压直流输电概述

1．1．1 直流输电发展历史

1．1．2 我国直流输电技术的发展应用

1．1．3 特高压直流输电技术的优势

1．2 直流控制系统研究现状

1．3 本课题研究意义

1．4 本文主要工作

2 特高压直流输电控制系统

2．1 特高压直流输电系统的结构及接线方式

2．2 换流器基本原理

2．2．1 常规高压直流换流器

2．2．2 特高压直流双12脉动换流器

2．3 特高压直流输电控制系统的基本原理与特性

2．3．1 特高压直流输电控制系统基本原理

2．3．2 特高压直流输电控制系统U／I特性

2．4 特高压直流控制系统配置结构及其功能

2．4．1 特高压直流站控系统

2．4．2 特高压直流极控系统

2．4．3 特高压直流阀组控制系统

2．5 本章小结

3 基于RTDS的特高压直流输电控制系统建模

3．1 电力系统实时数字仿真器(RTDS)

3．2 控制系统运行方式

3．3 控制系统模型内部结构

3．4 极功率控制和电流指令输出

3．4．1 极功率控制

3．4．2 电流指令计算输出

3．5 特高压直流输电阀组控制系统建模

3．5．1 整流侧控制系统模型

3．5．2 逆变侧控制系统模型

3．5．3 控制模式选择系统模型

3．5．4 PI控制参数选取

3．5．5 换流变压器分接头控制系统模型

3．6 无功补偿和滤波器控制系统模型

3．7 本章小结

4 特高压直流输电控制系统性能分析

4．1 特高压直流输电一次系统

4．1．1 换流站两侧等值系统

4．1．2 换流变压器

4．1．3 直流输电线路

4．1．4 交流滤波器

4．1．5 直流滤波器

4．2 特高压直流输电系统稳态性能分析

4．3 整流侧出口直流线路接地故障

4．4 整流侧交流系统单相接地故障

4．5 逆变侧交流系统三相短路故障

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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