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多馈入直流输电系统换相失败的抑制措施研究

王玲  
【摘要】:与单馈入直流输电相比,多馈入直流(Multi-infeed Direct Current,MIDC)输电系统具有更大的输送容量和更灵活的运行方式。然而由于各直流逆变站电气距离较近,交流系统的一个扰动可能诱发多回直流发生换相失败,一旦一回或多回直流的换相失败得不到有效控制,出现单极或双极功率停运,则将导致直流传输功率大幅度下降,继而影响电网的频率稳定,电网的安全稳定运行受到严重影响。因此,采用适当的控制策略抑制MIDC输电系统的后续换相失败具有重要意义。基于MIDC输电系统换相失败已有的国内外研究内容,本文首先对换相失败的机理进行了深入地研究,通过在高压侧、低压侧换流阀设置不同时刻故障来研究换相失败的故障特性。然后对换相失败的影响因素进行了全面地分析,将多馈入短路比(Multi-infeed Interaction Short Circuit Ratio,MISCR)、谐波及交流系统故障对换相失败的影响进行了数学模型推导及Matlab验证。同时将换相失败的影响分为换流母线电压降落故障分量及换相失败电流分量的作用,对MIDC输电系统换相失败相互影响关系进行了详细的数学关系推导。最后提出了电压补偿式变斜率低压限流(Voltage Dependent Current Order Limiter,VDCOL)的抑制措施,通过PSCAD/EMTDC仿真验证得出增加该控制策略后MIDC输电系统的暂态特性得到改善,换相失败的概率也明显降低。在该基础上,提出了选择性电压补偿式变斜率VDCOL协调控制策略,即只在严重故障时切入补偿系数K值,在正常及轻微故障情况下K值为0。搭建上海电网4回多馈入直流输电系统的PSCAD/EMTDC仿真模型并进行仿真研究,研究表明,该控制策略在减少直流系统发生换相失败概率的同时也在一定程度上提高了系统的恢复性能,防止发生因直流系统恢复速度过慢导致的交流系统功角不平衡引发后续的换相失败。


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