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串联型混合直流输电系统的运行特性研究

李佩霖  
【摘要】:我国能源与负荷中心存在分布不平衡的问题,决定了我国资源优化配置的基本方式是远距离输电。传统电网换相换流器高压直流输电(Line Commutated Converter based High Voltage Direct Current,LCC-HVDC)具有输送容量大、可实现电网的非同步并网等优势,但存在无功补偿容量总体需求大、交流系统依赖性强、换相失败问题等不足。采用全控型器件的电压源换流器高压直流输电(Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)和模块化多电平换流器高压直流输电(Modular Multilevel Converter based High Voltage Direct Current,MMC-HVDC)可以实现四象限有功和无功功率的单独控制,换相时不需要交流系统进行支撑,且系统不存在换相失败问题,然而也存在额定电压和输送功率较低、穿越直流故障能力弱等不足。因此,结合LCC-HVDC和MMC-HVDC的技术经济优势,研究既具备抑制换相失败、直流故障穿越能力,又具有良好经济性的串联型混合直流输电系统,可以为我国高电压远距离输电提供新的解决方案。论文将研究该串联型混合直流输电系统的运行特性。首先分析了串联型混合直流输电系统中LCC-HVDC和MMC-HVDC主设备参数的设计原则,并根据参数间的耦合关系,提出了 MMC-HVDC主设备参数的非线性规划计算方法,然后根据系统基本参数要求,计算了系统的主要参数;然后分析了串联型混合直流输电系统中LCC-HVDC和MMC-HVDC的损耗问题,研究了系统的损耗构成,各部分损耗的计算方法,根据串联型混合直流输电系统的结构特点,计算了系统的损耗;最后利用PSCAD/EMTDC分析了串联型混合直流输电系统的暂态特性,仿真结果表明,该串联型拓扑能够较好的抑制传统直流输电的换相失败问题,并具有良好的直流故障穿越能力。


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