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三峡直流输电系统谐波对电站电气设备运行状态影响的仿真研究

张诚  
【摘要】:三峡电力系统作为中国最大,也是世界上大型电网之一,具有机组容量大,交、直流混合输电以及运行方式灵活等特点,其运行特性以及可能存在的电力谐波、系统稳定性等一系列问题是人们广泛关注的课题。本文以三峡电站及其交、直流混合输电系统的建模与仿真为研究对象,其研究结果具有重要的理论意义和工程价值。 仿真分析的关键在于建立准确的数学模型和仿真模型。由于三峡电力系统具有交、直流输电、机组容量大、机组数量多、地处华中网架结构复杂,系统模型的建立和求解,均有较大难度,为此作者选用大型商用软件Saber作为系统仿真分析的软件平台,为准确分析三峡系统的稳暂态特性奠定了良好的基础。 作者在分析三峡电力系统中各元件的数学模型的基础上,论证了发电机、变压器主磁路饱和对数学模型的影响,提出了基于发电机、变压器主磁路磁化曲线的发电机、变压器饱和数学模型,建立了同步发电机组、变压器以及换流站和触发脉冲控制单元等元件的Saber 通用仿真模板,首次构成了三峡电站及其交、直流混合输电系统的仿真模型,并经理论或实验校验,证明了所建仿真模型的正确性;利用所建仿真模型,对三峡电站及其交、直流混合输电系统的某些稳态运行方式和暂态过程进行了仿真研究,从理论上提出了互调谐波的直接计算方法,通过仿真计算验证了该方法的正确性;通过对系统稳态运行时的系统谐波的仿真计算,全面分析了谐波对发电机、变压器损耗的计算方法以及对电力系统保护、通讯的影响;论文还分析了某些暂态过程对电站机电设备的冲击和系统稳定性的影响;并根据暂、稳态仿真和谐波计算结果,分析和研究了可能出现的问题以及应采取的技术措施;仿真研究结果对将来三峡电力系统稳定、安全运行有着重要的参考价值;论文还对三峡系统中采用的交、直流无源滤波器进行了幅、相频率特性、参数灵敏度以及功率特性的分析,其研究结果对滤波器的设计、制造和运行有实际指导意义。另外,论文所建立的三峡电力系统的仿真模型对未来三峡电力系统运行方式以及可能存在的问题的进一步深入分析奠定了基础。


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