特高压直流输电交流滤波器优化设计

论文摘要

特高压直流输电系统在运行过程中,会在交流侧产生大量谐波,必须在换流站装设交流滤波器加以抑制。本文以世界上首个±800kV特高压直流输电工程前期设计参数为基础,通过计算分析,确定了与交流滤波器设计相关的无功补偿配置方案。改进了交流滤波器的传统设计方法,首次针对特高压直流输电工程,采用了以寿命周期成本最小为目标,同时满足电压谐波畸变标准等约束条件的交流滤波器参数优化设计方法。利用该优化设计方法,建立了由双调谐滤波器、三调谐滤波器以及并联电容器构成的交流滤波系统的等效电路及优化数学模型,并利用遗传算法和MATLAB软件,分别计算产生了整流站和逆变站交流滤波器的5种优化方案,并验证了该设计方法的正确性和实用性。通过进一步的优化对比,从中选出了滤波器最优方案。本文所采用的优化设计方法为特高压直流输电工程交流滤波器的设计提供了一种新的设计思路。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 第一章 引言
• 1.1 特高压直流输电简介
• 1.2 谐波的危害
• 1.3 交流滤波器设计的现状
• 1.4 本文的主要工作
• 第二章 特高压直流输电工程概况
• 2.1 交流系统参数
• 2.1.1 环境温度
• 2.1.2 交流系统电压
• 2.1.3 交流系统短路电流
• 2.1.4 频率特性
• 2.2 直流系统参数
• 2.2.1 换流站直流主接线
• 2.2.2 换流器电压等级
• 2.2.3 控制参数
• 第三章 交流滤波器初步选择
• 3.1 交流滤波器设计原理
• 3.2 交流滤波器设计技术指标
• 3.2.1 衡量换流母线电压畸变程度的指标
• 3.2.2 电压谐波标准
• 3.2.3 交流滤波器设计的谐波检验标准
• 3.3 交流滤波器型式选择
• 3.3.1 交流滤波器分类
• 3.3.2 无源滤波器型式分类及其特点
• 3.3.3 交流滤波器型式选择原则
• 3.3.4 交流滤波器型式的选择
• 3.4 换流器产生谐波电流的计算
• 3.4.1 谐波电流选取方法
• 3.4.2 与计算谐波电流有关的 UHVDC 系统运行方式
• 3.4.3 谐波电流计算结果
• 3.4.4 低次谐波滤波器配置必要性分析
• 3.5 无功功率平衡及单组容量确定
• 3.5.1 无功功率平衡
• 3.5.2 换流器消耗的无功功率
• 3.5.3 单组滤波器组容量设计
• 3.5.4 无功功率平衡及单组滤波器容量计算
• 3.6 交流滤波器初选结果
• 第四章 特高压直流输电交流滤波器优化设计模型
• 4.1 交流滤波器优化设计目标函数
• 4.1.1 总投资费用
• 4.1.2 维护费用
• 4.1.3 年损耗费用
• 4.1.4 滤波系统优化设计的目标函数
• 4.2 选取优化设计的决策变量
• 4.3 建立优化设计约束条件
• 4.3.1 总谐波畸变（THD）限值
• 4.3.2 电话谐波波形因数（THFF）限值
• 4.3.3 高压端电容器限值
• 4.3.4 低压端电容器及电阻限值
• 第五章 优化问题的解决方法
• 5.1 常用优化方法
• 5.1.1 优化方法
• 5.1.2 优化方法比较
• 5.2 遗传算法
• 5.2.1 遗传算法基本原理
• 5.2.2 MATLAB 遗传算法工具箱简介
• 5.2.3 遗传算法工具箱应用
• 第六章 交流滤波器优化设计结果
• 6.1 交流滤波器优化设计计算结果
• 6.2 交流滤波器优化设计最优结果校验
• 6.3 交流滤波器设计最优结果
• 第七章 交流滤波器稳态额定值计算
• 7.1 计算模型的建立
• 7.2 背景谐波考虑原则
• 7.3 交流滤波器各元件稳态额定值计算
• 7.4 计算结果
• 7.4.1 双调谐滤波器稳态额定值计算结果
• 7.4.2 三调谐滤波器稳态额定值计算结果
• 7.4.3 并联电容器稳态额定值计算结果
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况