背靠背换流站的数字仿真分析

论文摘要

自上个世纪五十年代以来，随着电力电子器件(比如汞弧阀、晶闸管、GTR、GTO、IGBT等)的迅速发展，直流输电在远距离大容量输电、海底电缆输电和交流系统间非同步联网方面显示出了独特优势，使直流输电及其相关技术得到了越来越广泛的重视。由于我国能源分布不均匀，负荷发展很不平衡，远距离大容量输电势在必行。另一方面电网互联也是我国电力工业发展的必然趋势，目前，各大区和独立省网的互联已进入实施阶段，其中灵宝背靠背直流联网工程是我国第一个背靠背直流输电联网(华中电网和西北电网)工程，也是我国自主设计、自主生产的示范工程，为我国直流输电工程的设计、制造和运行积累了经验。为了得到满意的运行性能，在直流输电系统的规划设计阶段和实际运行中，必须预计到直流输电系统的性能、可能出现的问题及其解决措施，又由于直流输电在运行方式和故障处理上具有一定的特殊性，对极控制系统的要求非常高，因此，采用仿真工具对直流系统进行暂态、稳态仿真研究将是很有意义的。本文根据灵宝背靠背直流输电工程的实际，采用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了灵宝背靠背换流站的仿真模型，并对该系统的暂态和稳态情况进行仿真分析，主要内容如下：(1)简述了直流输电系统的类型以及背靠背直流输电的特点，介绍了直流输电系统的构成、换流器的工作原理和直流输电的基本控制方式。(2)结合灵宝背靠背换流站工程实际，采用PSCAD/EMTDC建立了输电系统和极控制系统仿真模型，在此基础上对高压直流输电系统常见的故障进行了仿真分析，其中包括交流系统发生单相接地故障和三相故障的情况，对故障情况下直流输电系统的动态响应特性以及故障恢复情况进行了分析。(3)讨论了直流输电换相失败的机理和检测方法，介绍了避免换相失败的措施。以灵宝背靠背换流站工程为例，分析了影响换相失败的各种因素及其相互关系。对换相失败的过程进行了仿真，并将仿真结果与换流站的现场录波进行了对比，两组波形变化基本相似。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 直流输电的发展
• 1.2 直流输电类型与特点
• 1.3 国内直流输电的应用与研究
• 1.4 本文研究内容及所做的工作
• 2 直流输电的基本原理
• 2.1 直流输电的主要设备
• 2.2 换流器电路分析
• 2.3 直流输电的控制
• 3 灵宝背靠背换流站仿真模型
• 3.1 数字仿真软件PSCAD/EMTDC的简介
• 3.2 灵宝背靠背换流站概况
• 3.3 灵宝换流站的仿真模型
• 3.4 换流器稳态数学模型
• 3.5 稳态仿真结果
• 3.6 交流系统故障仿真分析
• 4 灵宝背靠背换流站换相失败分析
• 4.1 换相失败过程分析
• 4.2 换相失败的定义及检测方法
• 4.3 引起换相失败的因素
• 4.4 避免换相失败的措施
• 4.5 换相失败仿真与工程实例
• 5 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士学位期间发表的学术论文