并联电抗器选相投切技术研究

论文摘要

随着我国电力工业的发展,电网的规模和容量越来越大,电压等级也越来越高。为了补偿高压线路的容性功率,抑制高压线路的过电压,常在输电线路末端安装并联电抗器。由于并联电抗器是感性负载,频繁投切会产生涌流、过电压等暂态现象,对电网中的电力设备及自身的安全运行造成危害。而传统抑制方法只能在一定程度上解决问题,还会增加操作复杂性和投资成本。选相投切技术的提出成为解决这一问题的新途径。选相投切技术就是针对不同性质的负载,控制断路器在最佳的电流相位或者电压相位实现分合闸操作。通常,在电流过零时刻合闸,在断路器分闸时,控制燃弧时间,增大触头开距,提高触头间隙的绝缘介质强度,减小电磁暂态冲击。本文将从涌流和过电压产生的机理及危害、并联电抗器选相投切的策略、并联电抗器的建模及仿真分析、选相控制系统软硬件的设计等几方面展开论述,为并联电抗器实际应用提供参考。并联电抗器在合闸时会产生涌流,在分闸时会产生截流过电压、重燃过电压,对其进行选相投切,可以主动抑制这些暂态现象。在EMTP/ATP软件中建立包括并联电抗器在内的系统模型,通过对比系统随机分合及采用相控策略分合的仿真结果,验证相控技术在投切并联电抗器时的作用。数字信号处理技术DSP的发展为选相投切技术的实现提供了支持。本文详细介绍了以DSP 2812为核心的选相控制系统,它可以实时采集电网的信号,经过信号调整电路调整进行数字滤波FIR处理后,计算出参考信号的过零点,通过驱动模块使断路器动作,实现并联电抗器的投切。选相投切控制系统的实验测试结果表明,断路器的动作精度符合国际标准要求。相关实验结果表明,本系统的操作信号精度较高,初步实现了设计所要达到的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 并联电抗器简介
• 1.1.2 并联电抗器工作原理
• 1.1.3 投切并联电抗器的暂态现象
• 1.2 相控开关技术
• 1.2.1 电抗器过电压抑制
• 1.2.2 相控开关技术的提出
• 1.2.3 相控开关技术的应用现状与前景
• 1.3 本文研究意义与主要内容
• 2 并联电抗器涌流、过电压分析
• 2.1 并联电抗器涌流
• 2.2 并联电抗器过电压
• 2.2.1 截流过电压
• 2.2.2 重燃过电压
• 2.3 本章小结
• 3 并联电抗器选相投切基本原理及控制策略
• 3.1 电抗器在我国电网中的应用
• 3.2 选相投切的基本原理
• 3.2.1 选相分闸操作
• 3.2.2 选相合闸操作
• 3.2.3 选相技术实现的关键
• 3.3 选相投切并联电抗器策略
• 3.3.1 并联电抗器合闸策略
• 3.3.2 并联电抗器分闸策略
• 3.4 本章小结
• 4 并联电抗器的选相投切仿真分析
• 4.1 EMTP/ATP软件介绍
• 4.2 并联电抗器EMTP/ATP建模
• 4.3 并联电抗器仿真分析
• 4.3.1 电抗器分闸策略仿真
• 4.3.2 电抗器合闸策略仿真
• 4.4 本章小结
• 5 并联电抗器选相投切控制系统的设计及测试
• 5.1 系统设计要求及总体结构
• 5.2 系统硬件结构设计
• 5.2.1 主控模块
• 5.2.2 数据信号采集处理
• 5.2.3 驱动与安全联锁模块
• 5.3 系统软件结构设计
• 5.3.1 软件过零点提取
• 5.3.2 系统程序流程
• 5.4 选相投切控制系统的实验测试
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢