采用FCC的多馈入直流输电系统换相失败与静态稳定研究

【摘要】：换流装置已经在化工电解及电力传输领域得到广泛应用,其创造巨大经济效益的同时,也带来诸多问题。本文涉及的滤波换相换流器(FCC)是一种新型换流装置,具有谐波抑制及节能降耗功能。目前针对FCC在长距离电力传输领域的应用研究刚开始,且仅限于单条独立直流输电系统(HVDC)的谐波及无功特性等方面,其研究全面性及事实依据性还有待提升。特别随着当前多馈入直流输电系统(MIDC)的实际形成,FCC在直流传输领域的应用推广研究不可能仅仅只基于独立的单馈入系统,而将是直接面向整个MIDC结构。本文将FCC引入多馈入直流输电系统,并与传统MIDC系统相比较,展开FCC对整个MIDC系统除谐波特性以外的其它运行特性的影响研究；特别是研究FCC的采用对MIDC系统最典型的两方面问题即换相失败及静态稳定问题的影响,以及FCC逆变站与传统LCC逆变站的交互作用。本文研究内容主要包括以下几个方面： 介绍了FCC的结构、原理及各参数设计方法。详细统计并总结了当前国内外的多馈入直流输电格局。 以CIGRE直流标准模型为基础,建立了传统MIDC及采用FCC的混合MIDC两类对比模型,计算分析了各逆变站的换流变及功补滤波装置参数。 在此基础上,推导了适用于以上两类对比系统的改进多馈入熄弧角计算模型；并算例对比分析了两类系统在可变的电气距离、交流强度下某逆变站换相失败时对各逆变站的影响；并最终采用PSCAD/EMTDC平台对上述影响进行了仿真对比分析；仿真与算例对比结论一致,证明了理论分析的正确性：FCC提高了MIDC系统的换相裕度,降低了各逆变站连续换相失败及同时换相失败的几率。 以多馈入直流最大功率曲线法(MMPC)的分析思路及仿真研究方法为基础,建立了以上两类系统的对比模型；通过微小的有功功率和无功补偿扰动,仿真对比了传统MIDC及采用FCC的混合MIDC在同一位置发生同样扰动时的静态电压稳定性和功率稳定情况；研究发现：FCC增强了受端交流系统的有效强度,提高了MIDC系统的静态电压稳定性及直流功率传输极限。