MMC-HVDC直流輸電線路故障定位的研究
發(fā)布時間:2020-12-24 03:58
隨著電力電子技術的發(fā)展,采用全控型IGBT器件作為開關的模塊化多電平換流器MMC系統(tǒng)在實際工程應用中越來越廣泛。基于MMC換流器的直流輸電(MMC-HVDC)是近年來新興的輸電技術,以其傳輸功率大、線路造價低、控制性能好的等優(yōu)點,將會在大型電網互聯、城市供電、新能源發(fā)電并網以及孤島供電等電力輸送環(huán)境中發(fā)揮巨大的作用。目前,國內外研究學者針對MMC-HVDC系統(tǒng)的故障定位的研究主要集中于交流側故障以及MMC換流站內部故障,對直流輸電線路的故障研究多偏于故故障后的控制保護策略。因此,本文的主要內容是對MMC-HVDC直流輸電系統(tǒng)的故障特性以及故障定位的研究分析。本文首先從MMC-HVDC系統(tǒng)的拓撲結構和工作原理著手,對MMC換流站內部的調制方式、子模塊電容電壓均壓控制做了相應的研究分析。并在PSCAD/EMTDC的仿真平臺搭建了MMC-HVDC直流輸電系統(tǒng)模型,觀察并分析了其穩(wěn)態(tài)運行時的工作情況,為后續(xù)故障分析提供了基礎。其次,針對MMC-HVDC直流輸電線路設置三種不同類型的故障,分析故障特性,通過仿真得到故障后直流輸電線路上各參數的變化情況。通過對故障特性的分析,引出了行波法測距的概念...
【文章來源】:蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】:68 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
MMC換流器模型圖
全日制工程碩士學位論文13與傳統(tǒng)電壓源換流器相比,6組交流電抗器分別串聯于6個并聯橋臂中,這樣的連接方式對限制MMC相間環(huán)流和故障過電流有很大的幫助。a)HBSMb)FBSMc)CDSM圖2.2MMC子模塊結構2.1.2子模塊的工作原理如圖2.2中所示三種子模塊拓撲結構,本文主要以圖2.2a)中半橋型子模塊為研究對象。其中T1和T2是絕緣柵極晶閘管,D1和D2是與晶閘管反向并聯的二極管,C是子模塊電容,cu為子模塊電容電壓。MMC換流器直流側的輸出電壓大小取決于投切到MMC換流器上、下橋臂中的所有SM子模塊電容電壓和cu。如圖2.3所示,半橋子模塊有三種工作狀態(tài):(1)當T1、T2均關斷時,稱為閉鎖狀態(tài)。如圖2.3a)所示,電流只能通過續(xù)流二極管進行流通,如果電流smi為正方向,電容在理想工作狀態(tài)下不能放電,將處于充電狀態(tài)。一般為系統(tǒng)故障或啟動狀態(tài)下發(fā)生。(2)當T1斷開T2閉合時,如圖2.3b)所示,子模塊上的輸出電壓smu將會和子模塊電容電壓Cu相等,電流smi的方向決定了電容充放電的狀態(tài),若如電流方向為正時,子模塊處于充電狀態(tài);電流方向為負時,則子模塊處于放電狀態(tài)。(3)當T1導通T2關斷時,如圖2.3c)所示,子模塊的輸出電壓=0smu,
MMC-HVDC直流輸電線路故障定位的研究16電壓。圖2.45電平MMC工作原理根據MMC換流器的工作原理,若要使五電平MMC能夠正常運行,在其單個的工頻周期內vau需要經歷不同的八個時間段,分別為A、B、C、D、E、D、F、H。將直流側兩端的中間點位設置為參考點,vau在8個時間段的具體變化如表2.2所示。表2.2cau在8個時間段對應的子模塊投入情況時間段ABCDEFGHvau的電壓值04dcU2dcU4dcU04dcU2dcU4dcU上橋臂投入的SM數21012343下橋臂投入的SM數23432101相單元投入的SM數44444444直流側電壓大小dcUdcUdcUdcUdcUdcUdcUdcU2.2MMC的數學模型上節(jié)分析了MMC換流器的工作原理。本節(jié)主要分析MMC換流器的數學模型。MMC單相等值電路如下圖2.5所示。由圖2.1得MMC換流器上、下橋臂電壓分別為pju、nju;上、下橋臂電流分別為pji、nji;dcU為直
本文編號:2934934
【文章來源】:蘭州理工大學甘肅省
【文章頁數】:68 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
MMC換流器模型圖
全日制工程碩士學位論文13與傳統(tǒng)電壓源換流器相比,6組交流電抗器分別串聯于6個并聯橋臂中,這樣的連接方式對限制MMC相間環(huán)流和故障過電流有很大的幫助。a)HBSMb)FBSMc)CDSM圖2.2MMC子模塊結構2.1.2子模塊的工作原理如圖2.2中所示三種子模塊拓撲結構,本文主要以圖2.2a)中半橋型子模塊為研究對象。其中T1和T2是絕緣柵極晶閘管,D1和D2是與晶閘管反向并聯的二極管,C是子模塊電容,cu為子模塊電容電壓。MMC換流器直流側的輸出電壓大小取決于投切到MMC換流器上、下橋臂中的所有SM子模塊電容電壓和cu。如圖2.3所示,半橋子模塊有三種工作狀態(tài):(1)當T1、T2均關斷時,稱為閉鎖狀態(tài)。如圖2.3a)所示,電流只能通過續(xù)流二極管進行流通,如果電流smi為正方向,電容在理想工作狀態(tài)下不能放電,將處于充電狀態(tài)。一般為系統(tǒng)故障或啟動狀態(tài)下發(fā)生。(2)當T1斷開T2閉合時,如圖2.3b)所示,子模塊上的輸出電壓smu將會和子模塊電容電壓Cu相等,電流smi的方向決定了電容充放電的狀態(tài),若如電流方向為正時,子模塊處于充電狀態(tài);電流方向為負時,則子模塊處于放電狀態(tài)。(3)當T1導通T2關斷時,如圖2.3c)所示,子模塊的輸出電壓=0smu,
MMC-HVDC直流輸電線路故障定位的研究16電壓。圖2.45電平MMC工作原理根據MMC換流器的工作原理,若要使五電平MMC能夠正常運行,在其單個的工頻周期內vau需要經歷不同的八個時間段,分別為A、B、C、D、E、D、F、H。將直流側兩端的中間點位設置為參考點,vau在8個時間段的具體變化如表2.2所示。表2.2cau在8個時間段對應的子模塊投入情況時間段ABCDEFGHvau的電壓值04dcU2dcU4dcU04dcU2dcU4dcU上橋臂投入的SM數21012343下橋臂投入的SM數23432101相單元投入的SM數44444444直流側電壓大小dcUdcUdcUdcUdcUdcUdcUdcU2.2MMC的數學模型上節(jié)分析了MMC換流器的工作原理。本節(jié)主要分析MMC換流器的數學模型。MMC單相等值電路如下圖2.5所示。由圖2.1得MMC換流器上、下橋臂電壓分別為pju、nju;上、下橋臂電流分別為pji、nji;dcU為直
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