發(fā)布時(shí)間：2017-05-28 03:07

  本文關(guān)鍵詞：VSC-HVDC系統(tǒng)典型故障仿真與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：柔性直流輸電系統(tǒng)采用全控型開關(guān)器件,這使得電壓源換流器電流能夠?qū)崿F(xiàn)自關(guān)斷,因此柔性直流輸電系統(tǒng)不需要交流系統(tǒng)提供換相電壓,更適合連接弱交流電網(wǎng),受端系統(tǒng)可以是遠(yuǎn)距離孤立負(fù)荷或無源網(wǎng)絡(luò)。柔性直流輸電較常規(guī)直流輸電相比還具有模塊化程度較高、可以實(shí)現(xiàn)有功無功獨(dú)立控制、換流站占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。柔性直流輸電系統(tǒng)由于其自身的優(yōu)勢(shì)勢(shì)必成為未來輸配電系統(tǒng)中一個(gè)不可或缺的重要組成部分,在風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電技術(shù)上,柔性直流輸電也將成為必不可少的輸電手段。VSC-HVDC系統(tǒng)由換流站、交流系統(tǒng)和直流輸電線路三大部分構(gòu)成,其中任何一部分發(fā)生故障,都有可能影響到整個(gè)柔性直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和有關(guān)設(shè)備的安全,使換流閥遭受過電壓或過電流等異常危害。換流器是VSC-HVDC系統(tǒng)中關(guān)鍵且昂貴的元件,它的每個(gè)橋臂都是有若干個(gè)大功率全控組件串并聯(lián)組成,是裝置中的重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象,如何提高系統(tǒng)的可靠性和安全性成為目前需要解決的問題,本文主要針對(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)中一些典型的故障進(jìn)行仿真,為柔性直流輸電系統(tǒng)的故障診斷以及制定合理的故障保護(hù)策略提供理論依據(jù)。本文通過研究?jī)啥巳嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)的總體結(jié)構(gòu),建立了VSC-HVDC系統(tǒng)兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系d-q下的數(shù)學(xué)模型。設(shè)計(jì)VSC-HVDC系統(tǒng)的控制策略并搭建柔性直流輸電系統(tǒng)的仿真模型。1.模擬了換流站內(nèi)部交流側(cè)單相接地短路、相間短路故障。在內(nèi)部交流母線故障期間,直流側(cè)正負(fù)極電容會(huì)通過導(dǎo)通的故障相換流閥和故障點(diǎn)形成放電通路,導(dǎo)致直流電壓下降。非故障相橋臂導(dǎo)通時(shí)會(huì)對(duì)直流電容充電,直流電壓上升。故障期間這兩種現(xiàn)象交替出現(xiàn)。2.模擬了換流站內(nèi)部直流側(cè)出口短路故障。故障時(shí)一方面直流電容放電使直流側(cè)電壓為零,另一方面故障點(diǎn)和換流站導(dǎo)通的上下兩橋臂形成電流通路,直流側(cè)功率的傳輸被中斷。3.模擬換流閥短路故障。整流側(cè)閥短路故障時(shí)將會(huì)交替出現(xiàn)兩相短路、三相短路和直流側(cè)短接現(xiàn)象。4.模擬換流閥開路故障。電路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化,故障相電流的正半周或負(fù)半周被削去,三相電流出現(xiàn)直流分量。5.模擬VSC-HVDC系統(tǒng)直流線路斷線、單極接地、雙極短路故障情況。最后對(duì)各種不同故障情況下系統(tǒng)響應(yīng)進(jìn)行分析,描述其故障特征,對(duì)故障發(fā)生過程中電壓和電流應(yīng)力變化規(guī)律進(jìn)行研究。
【關(guān)鍵詞】：柔性直流輸電系統(tǒng) 換流閥開路故障 換流閥短路故障 故障特性
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM721.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景及意義9-10
• 1.2 柔性直流輸電工程介紹10-11
• 1.3 VSC-HVDC系統(tǒng)發(fā)展及故障研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文的主要工作12-15
• 2 VSC-HVDC系統(tǒng)模型的建立15-35
• 2.1 VSC-HVDC系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)15-16
• 2.2 電壓源換流器16-21
• 2.2.1 IGBT的結(jié)構(gòu)與原理17
• 2.2.2 IGBT的特性17-18
• 2.2.3 三相三電平電壓源換流器18-20
• 2.2.4 三相兩電平電壓源換流器20-21
• 2.3 VSC-HVDC系統(tǒng)控制策略21-26
• 2.4 VSC-HVDC系統(tǒng)仿真模型搭建26-28
• 2.5 VSC-HVDC系統(tǒng)起停和階躍響應(yīng)28-31
• 2.6 VSC-HVDC系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的仿真波形31-35
• 3 VSC-HVDC系統(tǒng)換流站內(nèi)部交流和直流側(cè)故障35-49
• 3.1 換流站內(nèi)部交流側(cè)母線故障仿真和分析36-46
• 3.1.1 換流站交流側(cè)單相對(duì)地短路仿真和分析36-42
• 3.1.2 換流站交流側(cè)相間短路仿真和分析42-46
• 3.2 VSC-HVDC系統(tǒng)換流站內(nèi)部直流側(cè)出.短路仿真分析46-49
• 4 VSC-HVDC系統(tǒng)換流站閥體故障49-77
• 4.1 VSC-HVDC換流閥短路故障49-65
• 4.1.1 VSC-HVDC整流側(cè)換流器閥VT6短路故障仿真與分析49-53
• 4.1.2 VSC-HVDC整流側(cè)換流器閥VT3和VT2同時(shí)短路仿真與分析53-57
• 4.1.3 VSC-HVDC整流側(cè)換流器閥VT3和VT5同時(shí)短路仿真波形57-60
• 4.1.4 VSC-HVDC逆變側(cè)換流器閥短路仿真波形60-65
• 4.2 VSC-HVDC換流器閥開路故障65-77
• 4.2.1 VSC-HVDC換流閥VT2開路故障仿真與分析65-69
• 4.2.2 VSC-HVDC整流側(cè)換流器閥VT1和VT2同時(shí)開路仿真波形69-72
• 4.2.3 VSC-HVDC逆變側(cè)換流器閥VT2開路仿真波形72-77
• 5 VSC-HVDC系統(tǒng)直流線路故障77-91
• 5.1 直流系統(tǒng)斷線故障仿真波形77-82
• 5.2 直流系統(tǒng)單極接地故障82-85
• 5.3 直流系統(tǒng)雙極短路故障85-88
• 5.4 VSC-HVDC系統(tǒng)保護(hù)原理88-91
• 6 總結(jié)與展望91-93
• 6.1 主要研究工作總結(jié)91-92
• 6.2 展望92-93
• 參考文獻(xiàn)93-97
• 致謝97-99
• 附錄 碩士研究生期間發(fā)表的論文99

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