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《山东大学》 2015年
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静止同步补偿器对降低多馈入直流换相失败的应用研究

王艺璇  
【摘要】:随着我国经济的快速发展,多馈入直流输电系统格局将越来越多的出现在全国各地。换相失败是该系统中最常见也是比较严重的故障之一,可能会导致系统直流电流剧增、换流阀寿命缩短、直流输电功率减少及逆变侧弱交流系统电压不稳定等严重后果。若换相失败后的处理方式不当,可能引发后续的换相失败,连续换相失败可能引起换流站双极闭锁,导致直流传输功率中断。而对受端进行有力的无功支撑能够改善直流输电系统的运行性能,抑制多馈入系统中可能出现的连续换相失败现象。因此,本文对静止同步补偿器在多馈入系统中的应用进行研究,具有深远的理论意义和现实意义。本文首先对直流换相失败机理、判据、抑制及恢复措施等问题进行了理论研究,在总结国内外研究成果的基础上扩展到对多馈入直流换相失败连锁反应的现象及机理进行初步探索,分析多馈入特点对换相失败现象的影响。同时,对多馈入地区模型进行初步研究,在电磁暂态仿真软件PSCAD中建立仿真模型,对两端直流输电系统及双馈入直流输电系统中的典型换相失败故障进行了仿真模拟。其次,引出动态无功补偿装置对于缓解换相失败现象的理论分析,提出了直流系统的无功补偿原则。简单比较两种常用的动态无功补偿装置后,认为在解决换相失败问题时应选用静止同步补偿器STATCOM。接下来,研究了STATCOM的工作原理及应用,并从暂态稳定性、经济性及工程实用性等角度详细比较了各种S TATCOM主电路拓扑,最终选择适合应用于高压直流系统换相失败研究工况的链式△型主电路结构。接下来,本文分别对直流换流站控制系统及链式STATCOM的控制策略进行工程应用设计,并实现了STATCOM 与 HVDC系统的配合控制。计算直流输电系统的无功需求,实现了对STATCOM的需求分析及性能指标的计算,在PSCAD中建立含STATCOM的HVDC模型,并验证了上述配合控制策略的有效性。最终,在仿真软件PSCAD中对STATCOM并入双馈入系统进行建模仿真,从静态指标和仿真波形两方面验证了STATCOM对降低直流多馈入地区换相失败风险的作用,证明STATCOM加入系统后,能增强系统的换相失败免疫能力、降低换相失败故障发生概率,同时,对扩大交流系统的母线电压运行范围、故障后直流功率恢复有一定作用,能在一定程度上降低多馈入换相失败的风险。本文由实际工程需求出发,研究了动态无功补偿装置STATCOM在多馈入直流输电系统换相失败问题中的应用情况,通过电磁暂态仿真,证明STATCOM加入系统后能够起到一定的支撑作用,对于多馈入地区电网的安全稳定运行有较大意义,该研究具有较强的工程实用价值。
【学位授予单位】:山东大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM721.1

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