并联混合直流输电系统无功协调控制策略研究

摘要

随着基于电网换相换流器的高压直流输电技术(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current，LCC-HVDC)的广泛应用和基于电压源换流器的高压直流输电技术(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current，VSC-HVDC)的快速发展，在我国的某些区域逐渐形成了由LCC-HVDC和VSC-HVDC共同组成的混合直流输电系统，但是现有混合直流输电系统中LCC-HVDC和VSC-HVDC分别独立运行，两者之间没有协调，未能充分发挥VSC-HVDC的优势，因此，研究混合直流输电系统中LCC-HVDC和VSC-HVDC之间的协调控制策略具有重要的理论和工程意义。论文围绕并联混合直流输电系统中LCC-HVDC在低负荷和滤波器投切工况下的无功控制问题以及交流系统故障时的换相失败问题开展了相关研究，并取得了一系列的成果。
　　首先，分析了LCC-HVDC在低负荷工况下的无功特性，发现由于滤波器控制的限制，投入的滤波器数量将超过无功补偿所需，引起交流系统电压升高。为了解决该问题，LCC-HVDC一般会配备低负荷无功辅助控制功能，但是该功能使得LCC-HVDC换流器工作时承受的电气应力较大，长时间运行在该工况下可能导致换流阀的寿命降低。为此，文中提出了一种适用于并联混合直流输电系统的低负荷无功协调控制策略，设计了该控制策略的参数，并仿真验证了该控制策略的有效性。
　　其次，由于LCC-HVDC的输电容量逐渐增大，其所配备的单组滤波器的容量也越来越大，因此滤波器投切对交流电压造成的扰动也越来越大。尽管现有LCC-HVDC工程中均配备了滤波器投切无功辅助控制功能，但该功能在减小滤波器投切对交流电压扰动的同时又会引起其它参数的波动。为了解决该问题，文中提出了一种滤波器投切无功协调控制策略，设计了该控制策略的参数并验证了控制的有效性。
　　最后，针对LCC-HVDC在逆变侧交流系统故障时易于发生换相失败的问题，文中提出了一种适用于并联混合直流输电系统的基于LCC-HVDC逆变器关断角的暂态无功协调控制策略，并针对对称故障和不对称故障工况，分别从交流系统强度、换相失败免疫性指标、换相失败概率、故障恢复时间和故障检测延时等方面对所提暂态无功协调控制策略进行仿真研究，研究发现，所提协调控制策略可以有效提高并联混合直流输电系统中LCC-HVDC单元的换相失败抵御能力和故障后的恢复性能。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景

1．2 研究意义及现状

1．2．1 研究意义

1．2．2 研究现状

1．3 本文主要工作

第2章 并联混合双馈入直流输电系统

2．1 并联混合双馈入直流输电系统的结构

2．2 并联混合双馈入直流输电系统的控制策略

2．2．2 VSC-HVDC单元的控制策略

2．3 并联混合双馈入直流输电系统的参数

2．4 本章小结

第3章 并联混合直流系统的稳态无功协调控制策略

3．1．2 LCC-HVDC的无功辅助控制策略

3．2 并联混合直流输电系统的无功协调控制策略

3．2．1 低负荷无功协调控制策略

3．2．2 滤波器投切无功协调控制策略

3．3 仿真分析

3．3．1 低负荷无功协调控制策略作用效果仿真研究

3．3．2 滤波器投切无功协调控制策略作用效果仿真研究

3．4 本章小结

第4章 并联混合直流系统的暂态无功协调控制策略

4．1．2 暂态无功协调控制策略的工作步骤及参数设计

4．2 仿真分析

4．2．1 仿真案例设置

4．2．2 单相接地短路故障下的作用效果仿真分析

4．2．3 三相接地短路故障下的作用效果仿真分析

4．3 本草小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢