收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

特高压直流输电系统换相失败及其预防措施研究

李新年  
【摘要】:换相失败是采用晶闸管换流阀的高压直流输电系统最常见的故障之一,会导致直流电流增大,直流电压降低,直流输送功率降低甚至中断。在高压直流输电应用初期,直流工程电压等级和输送容量通常不超过500kV和3000MW,高压直流输电作为一种新技术,直流系统送受端的短路比通常都大于3,由于交流系统强度高,换相失败对交流系统的影响并不突出。随着高压直流输电技术的发展和广泛应用,直流电压等级和输送容量不断提升,为解决受端系统潮流疏散和电压支持等问题,后续特高压直流工程将采用分层接入方式。随着±800kV/10000MW特高压直流工程相继投运,以及±1100kV/12000MW特高压直流工程计划投运,交流电网的相对强度将大幅下降,交直流耦合更为紧密,二者间的相互影响加剧;换相失败对交直流系统的影响也日益凸显,换相失败问题更为复杂。在某些工况下,常规预防换相失败策略已经不能满足运行要求,多个超/特高压直流输电工程运行出现了变压器励磁涌流和极间线路耦合引发的换相失败,随着直流电压等级和输送容量的提升,上述问题会越来越突出;此外,直流分层接入方式作为一种全新的结构,在某一层换流器发生换相失败后,如何避免同极另外一层换流器发生换相失败是一个新问题。针对特高压直流换相失败面临的新问题,亟需开展深入研究,提出预防换相失败的有效方法和措施。论文坚持理论研究与实际工程结合,针对特高压直流分层接入方式、极间线路耦合以及变压器励磁涌流引发换相失败的机理、特性和抑制措施进行了分析和研究,主要包括:针对换相失败的机理、特性以及故障过程进行了研究。定量分析了直流电流、换相电压、换相电抗等参数和关断角的约束关系,提出了各参数导致换相失败的临界指标;分析了各参数对关断角的灵敏度,通过综合考虑直流电流、换相电压及越前触发角等因素建立了关断角全微分方程,根据其解析式可清晰的反应出不同运行状态下直流输电系统抵御换相失败的能力,在此基础上,提出一种关断角全微分方程判断换相失败的方法,可用于多个变量变化时的换相失败判别。根据特高压直流分层接入系统特点并结合实际工程,建立了特高压直流分层接入系统的数学模型;并且在电磁暂态程序PSCAD/EMTDC中建立了 ±1100kV特高压直流分层接入500kV/1000kV交流系统的仿真模型,通过对模型稳态及暂态特性的测试,验证了仿真模型的有效性。结合国际大电网会议(CIGRE)提出的多馈入相互作用因子(MIIF),根据分层接入系统节点电压方程,推导并提出了直流分层系统间电压相互影响的计算方法;利用分层接入电压交互影响因子分析了分层接入系统层间耦合对换相失败的影响;基于分层接入电压交互影响因子,提出了高低端换流器预防换相失败的协调控制策略。该策略综合考虑了分层接入系统高低端换流器在交流侧的电压耦合以及直流侧串联结构的电流耦合的影响,解决了常规预防换相失败控制在分层接入系统下响应不一致的问题,提高了特高压直流分层接入系统抵御换相失败的能力。基于特高压直流分层接入系统电磁暂态模型验证了该策略的有效性和适应性。针对特高压直流一极故障导致非故障极发生换相失败,研究了双极直流线路间的电磁感应特性,提出了改进关断角控制与直流电压突变量原理相结合的预防换相失败控制策略。该策略基于直流极间耦合特性,根据非故障极上感应的直流电压和电流特征,改进关断角控制器,同时结合直流电压突变量指标判别故障极,通过补偿关断角,避免非故障极发生换相失败,该策略提高了故障极识别的响应速度,具有较强的工程实用性。基于特高压直流分层接入系统电磁暂态模型验证了该策略的有效性和适应性。针对大容量变压器励磁涌流引发的换相失败,研究了特高压大容量变压器空载合闸励磁涌流产生的机理和特性,提出了一种基于滑窗迭代谐波电压检测的预防换相失败控制策略。该策略根据特高压大容量变压器空载合闸时换流母线谐波电压特性,通过滑窗迭代离散傅里叶变换提取特征谐波,并根据谐波含量按比例补偿关断角,解决了励磁涌流衰减过程中基于零序电压检测的常规预防换相失败控制的局限性,避免了直流功率持续波动和换相失败。通过电磁暂态仿真和数模混合仿真验证了所提策略的有效性,该策略己在天山-中州特高压直流工程中得到应用。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前13条
1 蔡泽祥;杨欢欢;余超耘;李晓华;;考虑时空离散性的高压直流输电系统换相失败评估方法[J];华南理工大学学报(自然科学版);2017年07期
2 涂志波;何绿绿;李文泉;;浅析高压直流输电换相失败原因及对策[J];科学技术创新;2018年01期
3 朱清代;滕予非;李小鹏;;特高压直流输电系统换相失败预测环节对送端电网影响分析[J];四川电力技术;2017年06期
4 郭春义;赵剑;刘炜;杨治中;赵成勇;;抑制高压直流输电系统换相失败方法综述[J];中国电机工程学报;2018年S1期
5 肖楚鹏;金祖洋;邱泽晶;许朝阳;丁胜;;直流偏磁对换相失败的影响机理及定量分析方法[J];科学技术与工程;2016年36期
6 李猛;夏成军;杜兆斌;;混合直流双桥换相失败机理及抑制措施研究[J];电力工程技术;2017年01期
7 禹佳;孙文;李琨;刘俊杰;;特高压直流输电系统逆变站换相失败对整流站的影响及其保护配置策略优化建议[J];四川电力技术;2015年06期
8 金祖洋;杨洪耕;赵海杉;;特高压直流输电系统异常换相失败的机理研究[J];电力建设;2016年07期
9 李幸芝;;高压直流输电换相失败分析[J];数码世界;2017年08期
10 李新年;陈树勇;李涛;雷霄;刘耀;吴子平;王华伟;王晶芳;;特高压主变充电导致直流周期性换相失败的原因(英文)[J];电网技术;2014年10期
11 任永生;王晓丽;艾飞;;交流单相故障引起直流输电换相失败的仿真研究及其预防措施[J];浙江电力;2009年05期
12 吴冲;李兴源;何朝荣;;多馈入直流交互作用因子在换相失败研究中的应用[J];继电器;2007年09期
13 李四勤;王峰;赵晓东;顾雨嘉;刘天琪;;换相失败后水轮发电机的频率响应特性分析[J];电测与仪表;2017年24期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 李兆伟;贺静波;张同尊;姜炜;方勇杰;李威;;“8.8”多回入沪直流同时换相失败故障分析及思考[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年
2 梁旭懿;王钢;李海锋;李志铿;;交流系统故障对直流换相失败的关联性分析[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(上册)[C];2008年
3 王瑞明;张利;刘桥;姜蓉蓉;刘晋;;含风场的特高压直流输电换相失败及其引起的过电压机理分析[A];2018智能电网信息化建设研讨会论文集[C];2018年
4 杨浚文;张杰;张丹;张斌;;直流换相失败对送端电网的影响分析[A];2015年云南电力技术论坛论文集(下册)[C];2015年
5 国建宝;牛新生;刘玉田;;受端山东电网稳定性分析[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年
6 曹华珍;陈旭;荆勇;余军;班连庚;;广东直流多落点的动态性能和交直流相互影响初步分析[A];广东省电机工程学会2003-2004年度优秀论文集[C];2005年
7 孙志媛;梁小冰;孙艳;;基于EMTDC的多馈入直流输电系统仿真研究[A];2006电力系统自动化学术交流研讨大会论文集[C];2006年
8 周玲;宋晓芳;常康;李吉晨;;风电机组低电压穿越能力对风火打捆直流外送系统的影响[A];2013年中国电机工程学会年会论文集[C];2013年
9 陈延秋;张尧;;交流系统故障对高压直流输电工程的影响的试验及仿真分析[A];中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集(下册)[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李新年;特高压直流输电系统换相失败及其预防措施研究[D];北京交通大学;2018年
2 王渝红;交直流混合运行系统中的换相失败研究[D];西南交通大学;2008年
3 成敬周;高压交直流互联系统故障分析及相关保护的研究[D];浙江大学;2014年
4 汪隆君;电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D];华南理工大学;2010年
5 申洪明;直流换相失败对交流侧保护的影响分析与对策研究[D];华北电力大学(北京);2016年
6 周永智;电力系统参数化问题的多项式逼近方法及其在交直流受端系统分析中的应用[D];浙江大学;2017年
7 陈修宇;多馈入直流系统电压相互作用及其影响[D];华北电力大学;2012年
8 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
9 刘俊磊;交直流系统故障相互作用分析计算模型及其应用研究[D];华南理工大学;2013年
10 郭小江;多直流馈入系统特性及其评估方法研究[D];天津大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 杜峥;特高压直流输电系统换相失败电流响应特性分析[D];昆明理工大学;2018年
2 陈庆军;交直流混联连锁故障机理及评估方法研究[D];山东大学;2018年
3 李英毓;交直流混联电网交互影响研究及仿真分析[D];天津大学;2017年
4 张凌跃;直流输电线路换相失败机理和抑制措施分析[D];昆明理工大学;2017年
5 常鹏;谐波对特高压直流输电换相失败影响的研究[D];新疆大学;2017年
6 李越;高压直流输电系统的仿真与交流侧故障时的换相失败特性研究[D];华北电力大学(北京);2017年
7 刘羽超;多馈入直流输电换相失败机理分析与防御措施研究[D];华北电力大学;2015年
8 黄玉东;高压直流输电换相失败的研究[D];华北电力大学(北京);2006年
9 王玲;多馈入直流输电系统换相失败的抑制措施研究[D];华北电力大学(北京);2017年
10 董沛毅;高压直流输电逆变侧控制策略对换相失败影响的研究[D];华北电力大学;2017年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 朱怡;为度夏安全加把“锁”[N];中国电力报;2016年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978