武长江文献综述

《武长江文献综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、直流输电系统的仿真装置1引言自从1954年世界上第一条工业性的高压直流输电线路投运以来，随着电力电子技术[1]、计算机技术和控制理论的迅速发展，使高压直流输电技术日趋完善[2]。在特定的条件下，例如大功率远距离输电、海底电缆和交流系统间异步连接等，高压直流输电的优点超过交流输电[3]。与交流输电相比，直流输电具有以下优点[4-7]：1）高压直流输电采用两线制的两极直流输电线路，而交流输电采用三相三线制输电线路，直流输电可以节省输电材料。2）输电损耗小。3）可以有效限制短路容量。4）抗故障能力强。5）节约走廊，节省占地，有利于可持续发展。随

2、着高电压大容量可控硅及控制保护技术的发展，换流设备的造价正在逐渐降低。我国葛洲坝—上海1100km、±500kV的直流输电工程已经建成并投入运行。此外，全长超过2000km的向家坝—上海直流输电工程也已经完成，该线路是目前世界上距离最长的高压直流输电项目[8,9]。因此，随着我国电网的迅速发展，各大区之间的联系日益密切，采用交、直流输电系统成为必然趋势。随着越来越多直流输电项目的投入运行，对直流系统进行准确建模并进行理论分析，研究交、直流侧故障对直流输电系统的影响可以为电网的安全稳定运行提高决策依据和技术支持。2直流输电系统的仿真装置[1

3、0,11]2.1直流输电仿真的必要性为了得到满意的运行性能，在规划设计阶段和实际运行中，必须预计到高压直流输电系统的性能、可能出现的问题及其解决措施。因此，首先要建立正确描述HVDC系统的数学模型，分析系统的稳态性能。对于系统的小干扰和暂态性能，则要用数字仿真程序或暂态网络仿真器予以仿真研究。2.2直流输电仿真研究现状电力系统的科学研究和试验都需要进行仿真，它对电力系统的安全稳定发展起到了重要的作用。电力系统的仿真分为物理仿真和数字仿真[12]。而随着电力系统规模和复杂程度的增加，物理仿真逐渐被数字仿真替代。数字仿真又分为两种：离线仿真和

4、实时仿真。离线仿真是指对直流系统的物理过程建立数学模型，应用计算机软件进行仿真，其仿真速度与实际系统的动态过程不同。由于直流输电系统中有晶闸管和换流等装置的快速暂态特性，在分析不对称故障时是不精确的。因此，如果要求进行精确的仿真时，必须采用实时电磁暂态建模方法。直流电磁暂态仿真建模一般是对直流系统中各元件包括交流滤波器、换流变压器、换流器、平波电抗器、直流滤波器、直流输电线路、直流接地极、直流控制与保护系统及交流等效系统等进行仿真建模分析。由于我国对直流输电系统的研究起步晚，从60年代初才开始，因此对直流输电系统的仿真工作也相对比较落后[

5、13]。目前为止，对直流输电系统的仿真仍处于初级阶段，与实际运行系统相比还存在比较大的差异，大多数的仿真研究都比较简单[14,15]。2.3直流输电系统双极直流输电系统中的各元件如下[16,17]：1）换流变压器：换流变压器向换流器提供适当的不接地三相电源。2）换流器：换流器包括整流器和逆变器，分别实现交—直流和直—交流转换。换流器采用三相桥式接线，每桥有6个桥臂。3）滤波器：包括交流滤波器和直流滤波器。交流滤波器装在换流变压器的交流侧母线上，对单桥用交流滤波器吸收6n±1次谐波，对双桥吸收12n±1次谐波。直流滤波器装在直流线路两端，可

6、以降低流入直流线路和接地极引线中的谐波分量，单桥吸收6n次谐波，双桥吸收12n次谐波。4）无功补偿装置：直流换流器运行时要消耗大量的无功功率。稳态时换流器消耗的无功功率占传输功率的40%—60%，而发生故障时消耗的更多。因此，必须在换流器附近提供无功电源。无功电源通常可由静止电容器、静止无功补偿器、交流并联电抗器等来提供。5）直流平波电抗器：直流平波电抗器具有足够大的电抗，可以降低直流线路中的谐波电压和电流，防止逆变器换向失败，防止轻负荷电流不连续，限制直流电路短路期间整流器中的峰值电流。6）直流输电线路：可以是架空线和电缆。除了导线数目

7、和所需空间外，直流输电线路在其它方面与交流输电线路基本相同。7）交流断路器：为了排除变压器故障和使直流线路停运，在交流侧装有断路器，而直流系统的故障可以通过控制换流器来切除，所以直流侧无断路器。在进行直流输电系统的仿真时，模型中各元件的参数设置的正确与否将对仿真是否成功起到至关重要的作用。在模拟的过程中可能会出现的故障有换相失败[18]。换向失败从根本上讲是由于在换向电压反相之前应该退出的阀未能关断而在下一个时间段内继续导通。造成换相失败的原因有：交流电压下降，直流电流增大，交流系统不对称故障引起的线电压过零点移动，触发越前角β过小或关断

8、角γ过小等。因此，仿真时一定要严格考虑个仿真元件参数的设置。2.3交流和直流系统故障的响应[19]2.3.1直流线路故障直流线路上的故障大多数是极对地的故障，而极对极的故障不常见，仅当有相当大