高压直流输电网络暂态电压与电流仿真

摘要

高压直流输电是解决我国用电需求激增、能源与负荷中心总体逆向分布、土地资源紧张等问题的有效手段。实现超远距离、超大容量的电力传输使得建立多端直流输电网络成为必然。保障高压直流输电网络在正常状态下安全稳定的运行以及在发生故障后能够快速恢复对经济发展和社会生活都有重要意义。目前，多端直流输电技术还不是很成熟，依然存在很多问题需要解决。因此，针对多端直流输电系统故障情况下暂态过程的研究十分必要。
　　本文首先阐述了高压直流输电技术的研究现状和发展前景，并对高压直流输电网络的运行方式、结构拓扑以及故障类型进行了重点论述。然后，以直流输电系统中故障频率最高的单极接地故障分析为基础，在PSCAD/EMTDC软件中搭建了多端直流输电系统。通过对故障电流的仿真计算，对直流输电系统中可能的故障电流来源进行识别和判断。进一步分析了故障电流的四个来源，即接地点故障电流、直流侧直流电容、临近交流系统以及相邻馈线在不同参数设定下对暂态电压和电流的影响，从而确定影响暂态过程的主要因素。研究了直流侧电容直接接地、经高阻抗接地、直流侧母线经高阻抗接地三种不同接地方式对暂态电压和电流影响，为HVDC网络中直流断路器的选择提供理论依据。最后，搭建了高压直流断路器模型，对断路器开断故障电流以及承担过电压的能力进行了仿真，验证了断路器模型设计的合理性及动作的可靠性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究意义

1．2 HVDC网络简介

1．2．1 HVDC网络的概念

1．2．2 HVDC网络的特点

1．2．3 HVDC网络面临的问题

1．3 国内外研究现状及存在的问题

1．4 论文主要研究内容

第2章 HVDC网络模型建立及参数设置

2．1 PSCAD／EMTDC仿真软件介绍

2．2 HVDC网络模型搭建及参数设置

2．3 换流站模型搭建及参数设置

2．3．1 换流器模型

2．3．2 换流变压器模型及参数

2．4 输电线路模型及参数设置

2．4．1 输电线路模型的分类

2．4．2 电缆线路槿犁及参数

2．4．3 架空线路模型及参数

2．4．4 电缆与架空线路特性对比

第3章 HVDC网络线路故障的暂态分析

3．1 HVDC网络主要故障类型

3．1．1 交流系统故障

3．1．2 换流站内部故障

3．1．3 直流线路故障

3．2 故障参数设置

3．3 接地电阻的影响

3．4 直流侧电容的影响

3．5 相邻交流系统及馈线长度的影响

3．6 本章小结

第4章 HVDC网络中不同接地方式对故障电压和电流影响的仿真分析

4．1 HVDC网络的结构拓扑

4．1．1 单极直流输电

4．1．2 双极直流输电

4．2 HVDC网络的接地方式

4．2．1 不对称单极系统接地方式

4．2．2 对称单极系统接地方式

4．2．3 双极系统接地方式

4．3 HVDC网络不同接地方式下暂态电压与电流仿真

4．2．1 仿真模型的建立

4．2．2 直接接地方式故障暂态过程仿真分析

4．2．3 高阻抗接地方式故障暂态过程仿真分析

4．2．4 母线侧经高电阻接地方式故障暂态过程仿真分析

4．2．5 不同接地方式下故障电压仿真分析

4．3 本章小结

第5章 HVDC网络高压直流断路器的建模与仿真分析

5．1 高压直流断路器模型设计方案

5．1．1 高压直流断路器模型设计要求

5．1．2 高压直流断路器模型设计方案对比

5．2 单极接地故障时新型混合式直流断路器仿真分析

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢

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