换流变系统可靠性评估、优化及跟踪模型和算法的研究

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1、ModelsandAlgorithmsofReliabilityEvaluation,ReliabilityOptimizationandUnreliabilityTracingforHVDCTransmissionConverterTransformerSystemsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMasterofEngineeringByMaHuaidongSupervisedbyProf.Xie

2、kaiguiMajor:ElectricalEngineeringCollegeofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2011重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要我国一次能源分布与电力消费之间存在地区分布不平衡的矛盾，这就决定了未来我国要建设一些大容量、长距离的HVDC输电工程，将西部和北部地区的电力送往中部、东部和南部地区。因此，HVDC输电系统在我国电网的发展建设中占有越来越重要的地位。这就对HVDC输电系统的可靠性提出了更高的要求。HVDC输电工程运

3、行经验及统计数据均表明：换流变压器的可靠性对HVDC输电系统的可靠性影响非常大。因此，有必要对换流变压器子系统可靠性评估及备用策略进行深入研究；对换流变压器进行可靠性跟踪，以辨识其薄弱环节。论文所做的主要工作如下：①综述了HVDC输电系统可靠性评估、换流变系统可靠性评估、换流变系统最优备用分析及换流变压器可靠性跟踪研究现状；详细介绍了HVDC输电系统结构、接线方式和运行方式；按子系统划分原则对其子系统进行了划分；介绍了HVDC输电系统可靠性计算模型。②分析了换流变压器的故障模式及换流变系统的接线模式、停运模型、备用模式等结构和运行特点，建立

4、了换流变系统可靠性评估的Markov模型，详细分析了系统状态间故障率、修复率和安装率等转移率的确定，分别建立了不计和计及备用时的Markov状态空间图，并给出了其求解方法。分别对单12脉接线和双12脉接线高压直流输电换流变系统进行了算例分析。算例结果证实了论文建立的Markov模型的合理性和有效性及其在计算频率指标上的优越性。③计及经济性和可靠性分析建立了换流变系统的最优备用模型。基于等年值法给出备用投资费用、运行维护费用和用户停电损失费用的计算方法，从而给出基于最小费用的最优备用模型，并应用该模型对换流变可靠性参数和经济性参数对换流变系统

5、备用方案的影响进行了比较分析。分别对单12脉接线和双12脉接线高压直流输电换流变系统的备用策略进行了算例分析，得到了最优备用方案。④基于换流变压器结构和故障分析，建立了换流变压器故障树模型及换流变压器可靠性跟踪模型，给出换流变压器故障概率和故障频率分摊方法。鉴于经过划分后换流变压器部件数有限，状态解析法物理概念清楚、模型解析表达，提出换流变压器可靠性跟踪模型求解的状态解析法。根据历史统计数据对换流变压器可靠性跟踪进行算例分析，确定了影响换流变压器可靠性的关键部件，辨识了换流变压器薄弱环节。关键词：高压直流输电，换流变压器，可靠性评估，最优备

6、用分析，可靠性跟踪I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTInordertotransmittheredundantpowerfromwestandnorthChinatothemiddle,eastandsouthChinasincetheimbalancebetweenthedistributionofprimaryenergyresourceandthedistributionofpowerconsumption,somelong-distanceandlarge-capacityHVDC(highvoltagedirectcu

7、rrent)transmissionprojectswillbebuildinthefuture.Accordingly,HVDCtransmissionsystemsplayamoreandmoreimportantpartinthedevelopmentofourcountry’spowergridandmorehighreliabilityisdemandforthem.Bothoperatingexperienceandreliabilitystatisticdatashowthatthereliabilityperformance

8、ofconvertertransformers(CT)hasanextremeimpactontheoverallreliabilityofaHVDCtransmissionsy