高压直流输电系统分析与控制初探

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1、摘要我国电网正处于高速发展时期，目前已经进入从大区性电网向全国性互联电网过渡的阶段，随着高压直流输电技术在我国的广泛应用和西部大开发战略中各项西电东送工程、全国联网工程的实施，直流输电技术将在西电东送和全国联网中起着主导作用。与此同时，高压直流输电技术的广泛应用也将带来一系列技术和管理上的问题，比如直流系统对所连交流系统发生的故障非常敏感，交流系统的动态行为会对整个互联电网的稳定运行产生重要的影响；直流输电一个显著的特点就是其高度可控性，对其基本控制策略和各基本控制方式的配合以及对电压和功率在大扰动后恢复的影响进行研究很有必要。另外，交宣流系统其相互作用的性质和相关问题在很大程度上

2、取决于交流系统相对直流输电容量的强弱程度，受端为弱交流系统的HVDC很容易产生运行上的问题。因此，开展直流输电系统上述环节的研究工作是很有必要的，掌握直流系统的运行特性和规律不仅对于保证整个系统的安全稳定运行和充分发挥其输电的潜力有着重要意义，也是当前电力系统研究的当务之急。本文以国际大电网会议(CIGRE)提出的高压直流输电系统的标准模型为研究对象，采用电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC，做了大量的仿真试验。主要做了以下工作：一、基于电磁暂态分析程序PSCAD／EMTDC，研究了所用的模型系统运行中交流系统发生各种故障时直流输电系统的动态特性阻及故障恢复情况，仿真表明在系统发

3、生单一故障时可以在短时间内恢复到正常运行。二、研究了造成直流输电换相失败的原因、影响换相失败的各种因素及避免换相失败的措旌。重点分析了影响换相失败的各个因素之间的关系以及对换相失败的影响程度。三、介绍了HVDC控制系统的结构、各模块的功能，并详细说明直流输电系统换流站上的基本控制方式。以CIGRE直流输电标准测试系统为模型，研究了其各控制器的结构和功能，做出了其稳态时的响应特性，进一步说明直流输电控制设备的控制策略和性能，并对系统出现不同故障时其控制策略进行了分析。简单阐述了直流输电系统基本控制方式大扰动后对电压和功率恢复的影响比较。四、提出联于弱交流系统比较容易出现的一些问题，如

4、换相失败、电压昆明理工丈学硕士学位论文稳定性以及故障后系统恢复情况等。分析了在受端交流系统较弱的直流系统中，容易发生换相失败的机理。以CIGRE标准系统为模型，通过改变逆变端不同短路比时对系统动态稳定进行了仿真测试，并对交流母线上不同无功补偿装置对弱交流系统运行和故障恢复的影响进行了仿真分析，提出了解决弱交流系统问题的一些方法。关键词：直流输电：换相失败；控制器；弱交流系统IIAbstractThepower鲥dofChinaisintheperiodwithhighspeedofdevelopmentandnowthetransitionfrombig-areanetworkto

5、fully-meshednationalpower鲥dhascomeintobeing．WiththeapplicationofHVDCandtheimplementationofmanyprojectsbelongingtoWestDevelopment，HVDCwillplayanimportantrolein．transmissionfromwesttoeastandinterconnectionofpowersystem．Inthemeantime，thewideapplicationofHVDCcausesmanyproblemsintechnologyandmanage

6、mentitems．BecauseI-IVDCissensitivetothefaultofACsystemsconnectedtoit，thedynamicbehaviorofACsystemsexercisesagreatinfluenceonthestabilityofwholeinterconnectedpowernetwork．OneofprominentfeaturesofHVDCisitscontrollability．Itisessentialtoresearchthecontrollingtheoryandthecoordinationofcontrollingm

7、odes．Additionally,HVDCwithweakACsystemnearinvertersidewillproducetheoperatingproblemssincetheperformancecharacteristicliesontheweaknessdegreeofACsystemwithrespecttoHVDC．Therefore，findingouttheoperatingcharacteristicandrulesofHVDC，whichi