感应滤波对多馈入直流输电系统运行特性的影响研究

【摘要】：近年来，我国已在华南和华东形成多条直流输电线路联接于同一交流母线或交流母线电气距离十分临近的多馈入直流输电格局。多馈入直流输电系统的形成给高压直流输电系统运行带来了新的问题和挑战。 感应滤波技术将变压器设计与谐波治理相结合，充分发挥变压器的电磁潜能，具有谐波与无功就近补偿和绿色节能的特点。感应滤波还可改善直流输电系统的换相特性，提升系统稳定性。把感应滤波技术引入到多馈入直流输电系统中将有望解决多馈入直流输电系统运行中存在的谐波交互作用、换相失败及系统交互作用等问题。 利用CIGRE HVDC标准模型及参数建立采用感应滤波方法的直流输电系统模型，并以此搭建含有感应滤波直流回路和CIGRE直流回路的新型多馈入直流输电仿真测试模型，设计适合多馈入直流输电系统的控制器和控制策略，为深入研究感应滤波技术在多馈入直流输电系统和两端HVDC系统中的应用奠定了基础。 在HVDC换流器的稳态数学模型基础上，分析12脉波换流器的在交流侧和直流侧的谐波特性。建立基于感应滤波技术的12脉波换流器的数学模型和等值电路，提出新型多馈入直流输电系统的等值电路模型和谐波传递函数。通过仿真计算得出新型多馈入直流输电系统交流侧谐波分布特性。从分析结果看，感应滤波技术具有比传统滤波方法更好的谐波滤除效果，该技术的采用不会增加多馈入系统各直流支路之间及交直流系统间的谐波交互影响，反而从一定程度上减轻了这种影响，有利于增强系统稳定，减少谐波不稳定和谐波放大的发生。 阐述直流输电运行过程中发生换相失败的机理和影响换相失败的因素，对采用感应滤波后直流输电系统在换相参数上的变化做详细分析，并以此为基础研究感应滤波对多馈入直流输电系统换相参数的影响，分析新型多馈入直流输电系统发生本地换相失败和并发换相失败。分析结果表明：感应滤波技术能有效降低换相电抗、提高换相裕度，能应用于多馈入直流输电系统中提升直流回路对本地换相失败和并发换相失败的抵御能力，增强系统的稳定性。 利用建立的新型两馈入直流输电系统模型，在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真环境中对新型多馈入直流输电系统的性能进行研究，分析感应滤波对直流输电功率及换流器无功功率的影响，从系统的整流侧和逆变侧研究系统的稳态伏安特性，最后对系统的故障恢复特性进行分析。分析结果表明：感应滤波技术的采用可提高直流输电回路的输送能力，有利于降低系统损耗和避免瞬态过电压的发生，提升直流回路对其它直流回路影响的抵御能力和故障恢复特性，在多馈入直流输电系统结构下提升系统整体的稳定性和抗干扰能力。