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《华北电力大学(北京)》 2010年
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VSC-HVDC与平行架设交流线路电磁感应分析及抑制策略研究

丁辉  
【摘要】: 架设新的输电线路由于环境及生态等原因越来越困难。而随着大功率全控电力电子器件的发展及电压源型直流输电的工程应用,可在输电走廊资源有限的情况下,将现有双回交流输电线路的一回改造为电压源型直流输电,充分利用交流输电的网络功能及直流输电灵活可控的优势,提高已有系统的传输能力,增强系统的稳定性。对于这种即将出现的电压源型输电线路与已有的交流输电线路平行架设情况,必须深入分析电磁耦合感应电压电流对直流输电的影响,防止耦合分量对直流输电运行造成的危害。本论文对这种类型的交直流基频耦合进行深入的分析。 1)交直流平行架设多导体分布式频变参数及端口理论 考虑了多导体单位长度原始参数的影响因素,包括平行架设交直流线路接近距离、导体分裂数、架空地线雷电保护角、大地电阻率、多导体线路参数等。通过波过程理论及均匀传输线波动方程,求解频域下多导体均匀传输线线路两端电压电流,并展开不同换位方式下平行架设交直流传输线端口电压电流关系研究,为电压源型直流线路与平行架设交流线路基频感应电压电流参数分析提供理论指导。 2)交直流平行架设系统电磁感应边界条件分析 基于开关函数及调制理论,推导电压源型直流输电换流器直流侧基频等值电路,将其作为分布式参数传输线方程的求解边界条件,与分布式参数多导体传输线方程联立求解,准确计算直流线路两端基频电磁感应电压电流。并指出了电压源型与电流源型换流器直流侧基频等值阻抗的不同,为交流线路转换成电压源型直流输电线路(VSC-HVDC)或电流源型直流输电线路(LCC-HVDC)提供工程指导。 3)交直流平行架设系统电磁感应参数分析 通过分布式传输线方程与边界条件方程联立求解,讨论了平行架设交直流传输线基频电磁感应与传输线参数、直流系统参数及接入交流系统参数的关系。对影响平行架设交直流传输线基频感应电压电流以及因此而造成的直流偏磁进行频域参数分析,指出交直流线路接近距离及线路换位方式是直流偏磁的最大影响因素,并给出了换流器调制比与直流偏磁的关系。 4)交直流平行架设系统直流偏磁抑制策略 根据电压源型换流器的灵活可控特点,着重分析了直流换流器抑制交直流基频电磁耦合分量的调制策略。通过理论分析,指出换流器幅值调制及单频角度调制的关系。使用电磁暂态仿真程序PSCAD/EMTDC,针对直流换流器通过变压器馈入系统及直接馈入负荷两种方式,对本文提出的直流分量反馈调制策略及有源滤波调制策略进行仿真验证。
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