直流系统换相失败的分析与抑制措施的研究

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1、直流系统换相失败的分析与抑制措施的研究TheoreticalAnalysisandSuppressionStrategyforCommutationFailureofDCTransmissionSystem学科专业：电气工程作者姓名：李瑞鹏指导教师：李永丽教授天津大学电气自动化与信息工程学院二零一七年十一月摘要随着大量直流工程的投运，我国电网正日益成为一个大规模、跨大区、大容量的大型交直流混联系统。交直流系统间相互影响程度很深，交流系统故障可能会导致直流系统换相失败，扩大故障范围，极易引发连锁性反应，给交直流混联电网的安全稳定运行带来了巨大挑战。因此，研究快

2、速、准确地判断直流系统是否换相失败并提出有效抑制直流系统连续换相失败的方法，对于保障交直流混联电网的安全稳定运行具有极为重要的意义。本文查阅了大量有关交直流混联电网的文献资料，首先介绍了直流系统换相失败的基本概念、产生原因及现场事故分析，同时根据国内外已有文献研究成果，总结了直流系统换相失败的机理分析、判别标准、检测方法以及预防措施等四方面的研究现状。其中，直流系统换相失败的机理分析及预防措施是本文研究的重点。最后，搭建了超高压交直流混联系统仿真模型。该仿真模型体现了交直流混联系统的构成、工作原理及控制策略，是研究直流系统换相失败的模型基础。通过分析逆变器正

3、常换相过程及换相失败过程，本文推导出了计及谐波影响的关断角计算公式，能够有效提高关断角的计算精度，并基于该公式和理想临界换相电压值提出了直流系统换相失败判断方法，能够在逆变侧交流系统故障后判断直流系统是否换相失败。最后，利用仿真验证了所提关断角计算公式的有效性，完善了逆变侧交流系统故障后谐波对换相失败影响的定量分析。通过分析直流系统控制环节在故障后的动作逻辑，本文指出了直流系统连续换相失败及故障恢复过程持续时间偏长的重要原因，即直流系统控制环节中低压限流器启动电压波动剧烈且持续时间长。本文提出了一种基于低压限流器启动电压实时计算的控制方法。该控制方法利用故障

4、后直流电流和换流母线电压实时计算，能够得到变化缓慢的低压限流器启动电压，进而抑制直流系统连续换相失败。此外，该控制方法反映了故障后系统动态特性，能在不改变系统故障稳态运行点的条件下较快求得低压限流器启动电压故障稳态值，缩短系统故障恢复时间。深入分析直流系统换相失败的机理及特性并完善抑制直流系统换相失败的控制措施对于维护我国交直流电网安全稳定运行具有十分重要的实际运用价值。关键词：直流系统，换相失败，谐波，机理分析，抑制措施IABSTRACTWithalargenumberofDCprojects,China'spowergridisbecomingalarg

5、e-scale,large-area,large-capacityAC-DChybridsystem.TheinteractionbetweenACandDCsystemsisverydeep,andthefailureofACsystemmaycausethecommutationfailureofDCsystem,enlargethefaultrange,causethechainreactioneasily,andbringgreatchallengetothesafeandstableoperationofAC/DChybridpowernetwor

6、k.Therefore,itisveryimportanttostudythefastandaccuratejudgementofDCsystemcommutationfailureandtoputforwardthemethodofeffectivelysuppressingthecontinuouscommutationfailureofDCsystem.Inthispaper,alotofliteraturesaboutAC/DChybridPowerNetworkareconsulted,firstly,thebasicconcept,causesa

7、ndaccidentanalysisofcommutationfailureinDCsystemareintroduced,andthemechanismanalysis,criterion,methodandpreventivemeasuresofthecommutationfailureofDCsystemaresummarizedinfouraspectsaccordingtotheliteraturesathomeandabroad.Themechanismanalysisandpreventivemeasuresofcommutationfailu

8、reofDCsystemaretheemphases