多馈入直流系统电压相互作用及其影响

摘要

随着我国直流输电线路的增加，南方电网和华东电网形成了复杂的多直流馈入的电网结构。此外根据规划，将建设新的直流线路接入华中电网，形成既含有整流站又含有逆变站的多馈入系统。在多馈入系统中，换流站母线之间的电压相互作用会影响交流系统的相对强度、逆变站的换相失败以及动态过电压等特性。为了研究不同类型的多馈入系统中电压相互作用的影响，论文从下列方面进行了分析:
　　 1)对现有的三种多馈入系统电压相互作用评估指标进行了比较研究，基于相同的多馈入系统分别计算了不同系统强度下的对应指标，并计算了多馈入情况下的系统强度，在与实际强度进行比较的基础上选取了较为准确的评价指标一多馈入电压相互作用因子。根据多馈入系统潮流稳态方程推导了多馈入电压相互作用因子的解析计算方法并给出了相应的算例。结果表明多馈入系统的电压相互影响主要由换流母线之间的等值阻抗以及换流母线所接入的换流站功率特性决定。换流站的功率特性主要由控制系统决定，因此文章详细分析了控制方式对于电压相互作用的影响。
　　 2)采用最大功率法对于含有整流站接入的多馈入系统强度进行分析，由于现有的多馈入短路比指标无法描述这种多馈入系统的系统实际强度，文中基于大量的双馈入测试系统的仿真结果提出了新的多馈入有效短路比指标用于定量评价整流-逆变电压相互作用对于交流系统相对强度的影响，并在不同结构的含有三条直流馈入的系统中进行了验证。同时，对于此类多馈入系统的动态过电压进行了研究，从另一方面证明了新的多馈入有效短路比定义的准确性。新定义可以用于常规直流形成的两种多馈入系统的实际强度的评估，并依据此定义对于控制模式对实际强度的影响在文中进行了计算分析。
　　 3)对换相失败的研究方法进行了比较分析，采用国际大电网标准测试系统对换相失败免疫因子与逆变侧有效短路比的关系进行了仿真分析并得到对应的线性关系。结果表明特定直流的系统换相失败免疫因子对应的换流母线压降是固定的。建立了不同电压相互作用强度的电磁暂态模型，并对于含有整流站接入的多馈入系统的换相失败特性进行了研究，仿真结果表明整流-逆变之间的电压相互作用可以降低逆变站发生换相失败风险。同时，文章首次推导出换相失败免疫因子的计算方法并对其进行了验证。
　　 4)文章采用上述指标对实际多馈入系统进行了分析。通过仿真得到了各个换流母线之间的电压相互作用并计算了相应的有效短路比。此外，论文对大型多馈入系统电磁暂态进行了讨论，并给出了相应的结论。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 多馈入系统分类及研究的意义

1．2．1 多馈入系统及分类

1．2．2 研究现状

1．2．3 研究的目的和意义

1．3 本文的主要研究工作

第2章 多馈入系统电压相互作用问题分析

2．1 引言

2．2 多馈入系统的稳态数学模型

2．2．1 直流系统模型

2．2．2 多馈入系统稳态模型

2．2．3 双馈入系统参数与有效短路比的关系

2．3 电压相互作用评价因子比较

2．3．1 电压相互作用评价因子

2．3．2 不同指标之间的比较研究

2．4 MIIF计算及影响因素分析

2．4．1 MIIF解析计算方法

2．4．2 控制系统对于多馈入系统电压相互作用的影响

2．5 第二类多馈入系统电压相互作用研究

2．6 本章小结

第3章 电压相互作用对多馈入系统强度的影响

3．1 引言

3．2 最大功率法

3．3 第一类多馈入系统强度评价指标

3．3．1 多馈入系统强度评价指标

3．3．2 多馈入系统强度评价指标比较

3．3．3 控制方式对多馈入系统强度的影响

3．4 第二类多馈入系统强度评价及验证

3．4．1 第二类多馈入系统的最大功率曲线

3．4．2 第二类多馈入系统强度评估

3．5 电压相互作用对于系统过电压的影响

3．5．1 整流站母线动态过电压研究

3．5．2 逆变站母线动态过电压研究

3．6 本章小结

第4章 电压相互作用对多馈入换相失败的影响

4．1 引言

4．2 直流换相失败及研究方法

4．2．1 基于电压-换相角面积理论的换相失败研究

4．2．2 基于电磁暂态仿真的换相失败研究

4．3 电压相互作用对换相失败的影响

4．3．1 第一类多馈入系统的换相失败特性

4．3．2 第二类多馈入系统的换相失败特性

4．4 换相失败免疫因子的计算

4．5 本章小结

第5章 实际多馈入系统电磁暂态仿真研究

5．1 引言

5．2 大型多馈入系统电磁暂态建模

5．2．1 交流系统电磁模型

5．2．2 直流系统的电磁暂态模型

5．3 模型仿真分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

攻读博士学位期间参加的科研工作

致谢

作者简介