超导限流器在多端直流输电系统中的应用研究

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1、上海交通大学硕士学位论文超导限流器在多端直流输电系统中的应用研究硕士研究生：刘旭学号：1120319060导师：傅正财教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电子信息与电气工程学院答辩日期：2015年1月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterRESEARCHONAPPLICATIONOFSUPERCONDUCTINGFAULTCURRENTLIMITERINVSC-MTDCPOWERSYSTEMCand

2、idate：LiuXuStudentID:1120319060Supervisor：Prof.FuZhengcaiAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringSchoolofElectronicInformationandAffiliation：ElectricalEngineeringDateofDefence：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUni

3、versity上海交通大学硕士学位论文超导限流器在多端直流输电系统中的应用研究摘要直流输电具有损耗小、可实现非同步电网互联、可靠性高等优势，是现在电力系统中交流输电技术的重要补充。多端直流输电系统能够实现多电源供电、多落点受电，是一种灵活、可靠、便捷的输电方式，也是当今世界直流输电技术的发展方向。然而存在着诸多瓶颈问题限制多端直流输电的工程实际应用，其中一个主要的问题是现在高压直流断路器的开断电流容量很难满足多端直流输电系统的要求。超导限流器是最有效的限制短路电流的装置之一，具有自动限流、响应速度快等优点。通过将超导限流器和直流断路

4、器配合使用，能够大大减小直流断路器的设计制造难度和成本，对于多端直流输电系统的发展具有重要意义。本文探讨了超导限流器在多端直流输电系统中的应用，主要完成了以下工作。（1）研究多端直流系统的控制策略，在此基础上搭建了一个典型的三端环网式直流输电系统，并对其稳态运行与直流侧故障特征进行了详细的分析，指出了应用超导限流器的必要性。（2）搭建了电阻型超导限流器的电气仿真模型并通过验证实验对其有效性与准确性进行了校验。（3）将超导限流器应用于所搭建的三端环网式直流输电系统中，对系统在直流侧故障时的运行状况进行了详尽的仿真分析。仿真结果表明，超

5、导限流器能够作为有效的限流装置应用于多端直流输电系统，在系统直流侧故障时可以起到明显的限流作用，且不会影响系统的正常运行与恢复。（4）综合考虑超导限流器应用的约束条件与优化目标，提出了电I上海交通大学硕士学位论文阻型超导限流器的参数优化配置算法并将其应用于三端环网式直流输电系统中。关键词：多端直流输电系统，超导限流器，直流断路器，短路电流，双极短路，单极接地短路II上海交通大学硕士学位论文RESEARCHONAPPLICATIONOFSUPERCONDUCTINGFAULTCURRENTLIMITERINVSC-MTDCPOWERS

6、YSTEMABSTRACTAsanimportantcomplementarypartofACtransmissioninmodernelectricalgrid,HVDChastheadvantageoflesswasteenergy,abilitytointerconnectionofasynchronousgridsandbettersystemstability.ComparedtoHVDC,MTDCsystemcanrealizemulti-powersupplyandmultipleHVDClinks,whichismo

7、reflexible,reliableandconvenient.MTDCsystemisthemaindevelopmentdirectionintoday'sworldofHVDCtechnology.However,therearemanybottleneckswhichlimittheapplicationofMTDCsystem.OnemainproblemisthatthecapacityofDCcircuitbreakerisnotenoughtomeettherequirementsofMTDCsystem.Supe

8、rconductingfaultcurrentlimiter(SFCL)isoneofthemostidealcurrentlimitingdevices,whichhastheadvantageofautomaticcurrentl