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特高压直流输电换相失败的机理及防治措施研究

江舟  
【摘要】:随着能源互联网技术的发展,特高压直流输电技术因其输送距离远、输送容量大、损耗低、换流站占地面积小等特点,使其成为大型能源基地超远距离、超大容量电力外送中的重要环节,但其特有的换相失败现象严重制约了其进一步发展。在开放性课题“±800kV特高压直流输电换相失败与直流偏磁机理及防治措施研究”以及由国网湖南省电力有限公司牵头的重点项目“酒湖工程特高压直流输电物理模拟平台的建设和换相失败机理及防治措施研究”的支持下,本文提出了一种通过调节关断角来抑制换相失败现象的控制策略,在仿真中对该控制策略进行了检验,并搭建低压模拟平台进行深入研究。本文主要研究内容及创新点如下:(1)详细分析了晶闸管的关断特性,建立了特高压直流输电系统逆变站等效物理模型,根据换相过程的运行特性,得到了关断角与各个电气量之间的关系,并通过研究各个影响因素对关断角的影响,从关断角的角度来分析换相失败的机理,深入剖析了电网中各种常见故障对换相失败的影响。(2)根据换相失败的影响因素及常见短路故障的特点,详细分析逆变系统在定关断角控制策略下对换相失败的抵御能力,并提出一种基于调节关断角来抑制连续换相失败的抑制策略,主要分为关断角调节器和电流抑制器两部分,前者可以根据母线电压降落程度来判别是否发生换相失败,在发生故障时可通过对关断角整定值做出调整来抑制换相失败;后者可以根据前者发出的信号,在短时间内增大整流侧触发角来抑制前者作用时直流电流的突增,通过两者的相互配合可有效地抑制换相失败现象。(3)本文以PSCAD/EMTDC作为仿真平台,基于国际大电网会议标准模型对所提抑制策略进行仿真实验。分别对所提的关断角调节器和电流抑制器的特性进行了验证,然后对该抑制策略进行了测试。仿真结果表明了所提换相失败抑制策略的可行性。(4)论证了高压直流输电模拟实验平台的研究意义,介绍了模拟平台的硬件拓扑电路以及控制系统的设计方案,在实验中检验了模拟平台的运行状态,初步完成了模拟平台研制的前期工作。


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