基于UPFC的非对称短路故障电流限制研究

论文摘要

电力系统的迅速发展,促进了经济的快速发展和社会的极大进步,大电网的形成也带来其明显的优越性。电力系统的总容量在不断增加,网络结构也变得越来越复杂,这就给电力系统带来了潜在的威胁,这样,电力系统的故障给国民经济带来的损失就越来越大。电力系统故障中,不对称故障占有很高的比例,仅单相接地故障就大约占到70%,超高压输电线路的相间距离大,故障类型中单相短路的比重更大,可高达90%以上,很多三相对称故障和一些引起电力系统崩溃的重特大事故也是由不对称故障发展形成的。因此,消除或限制非对称短路故障电流,保持故障线路继续运行传输功率具有重要意义。现代电力电子技术和控制技术飞速发展,它们与电力系统的传统阻抗控制元件、功角控制元件(串补电容、并补电容、电抗、移相器)等相结合,就出现了灵活交流输电技术。统一潮流控制器在灵活交流输电系统中是最具有代表性的,它具有并联补偿、串联补偿和移相等基本功能以及这些功能的组合作用,成为FACTS控制器中功能最强的一种装置。本论文在介绍故障限流器以及参考文献[8]和参考文献[4]提出的故障限流方法的基础上,提出了对于两端均装设有UPFC装置的输电线路,当出现非对称短路故障时,利用UPFC向线路两端提供不对称串联电压,控制线路两端串联电压的负序分量和零序分量,使故障电流的负序分量和零序分量为0,从而使故障电流的正序分量也为0,使故障电流为0。虽然故障电流为0,但故障线路上传输的正序电流不为0,改变故障线路两端串联电压的正序分量可改变故障线路上传输的正序电流,从而改变故障线路上传输的功率。优化线路两端所提供串联电压的正序分量,不仅能使故障电流为0,在满足一定约束条件下,还可以使电力系统运行在最佳状态。本论文在建立实例模型的基础上进行了仿真研究。仿真实验结果表明,本文提出的利用UPFC装置限制非对称短路故障电流的方法正确,并具有很好的非对称短路故障电流限制效果,同时电力系统的运行状态良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 灵活交流输电技术
• 1.3.1 灵活交流输电技术简介
• 1.3.2 FACTS控制器
• 1.3.3 灵活交流输电技术的应用
• 1.4 本论文研究的内容和工作
• 第二章 统一潮流控制器
• 2.1 引言
• 2.2 统一潮流控制器的研究现状
• 2.3 UPFC的基本结构和工作原理
• 2.4 UPFC的数学模型
• 2.5 UPFC的控制原理
• 2.5.1 线路潮流的控制
• 2.5.2 节点S的电压控制
• 2.6 UPFC控制线路潮流的仿真
• 2.7 本章小结
• 第三章 非对称短路故障电流限制研究
• 3.1 引言
• 3.2 对称序分量滤过器及其在实现两相运行中应用
• 3.2.1 对称序分量滤过器的结构
• 3.2.2 对称序分量滤过器的滤序原理
• 3.2.3 利用对称序分量滤过器实现线路两相运行的电流滤序原理
• 3.3 利用FACTS控制器滤除负序和零负序电流的拓扑结构
• 3.3.1 利用FACTS控制器补偿负序和零序电流的原理
• 3.3.2 UPFC在非全相运行时提高与调控传输功率的方法
• 3.4 UPFC限制非对称短路故障电流原理
• 3.4.1 单相接地故障电流的限制
• 3.4.2 两相短路故障电流的限制
• 3.4.3 两相短路接地故障电流的限制
• 3.5 本章小结
• 第四章 UPFC限制不对称短路故障电流仿真研究
• 4.1 引言
• 4.2 仿真采用的模型
• 4.3 输电线路发生不对称短路故障前后的电流仿真
• 4.3.1 线路无故障时电流仿真
• 4.3.2 单相接地故障电流仿真
• 4.3.3 两相短路故障电流仿真
• 4.3.4 两相短路接地故障电流仿真
• 4.4 不改变线路上正序电流的非对称短路故障电流限制仿真
• 4.4.1 单相接地故障电流限制仿真
• 4.4.2 两相短路故障电流限制仿真
• 4.4.3 两相短路接地故障电流限制仿真
• 4.5 改变线路上正序电流的非对称短路故障电流限制仿真
• 4.5.1 提高线路上正序电流的单相接地故障电流限制仿真
• 4.5.2 提高线路上正序电流的两相短路故障电流限制仿真
• 4.5.3 提高线路上正序电流的两相短路接地故障电流限制仿真
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 论文工作总结
• 5.2 论文进一步的工作的展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间发表论文目录