交直流混联系统过电压机理分析与抑制措施

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我国能源资源分布极不平衡,可用于发电的资源主要分布在西部以及南部地区,但在东部、中部等人口密集地区消耗的电力资源却占全国的半壁江山。因此西电东送是我国电网发展的一个重要组成部分。如今我国电网发展迅速,随着大批高压直流输电工程不断落成,全国性的区域互联电网已成为大势所趋。因此对于交直流电网系统交互影响新电气特征的研究更加迫切。通过对交直流电网系统相互影响机理的分析可以更好的发现问题所在,制定相应的安控策略以及更好的绝缘配合方案。本文选择了三种典型的交直流系统常见的故障,从交直流相互影响的角度,对其进行分析。故障类型包括直流闭锁故障、直流线路短路故障以及受端交流不对称短路故障。针对这三种故障,本文通过建立合适等效模型的方式进行分析。本文在PSCAD仿真软件中建立交直流输电模型对这三种故障分析。通过分析故障过程中直流控制环节各个指令的变化情况,对这三种故障产生过电压的机理进行了详细的阐述,并通过分析得出:对直流接地故障和受端交流系统不对称短路故障而言,因故障造成直流系统短路进而触发低压限流环节导致整流侧触发角增大是过电压的主要成因;直流闭锁则在解除闭锁后,整流侧触发角同样会增大,造成交直流系统二次过电压的情况。结合分析得出的过电压机理,本文提出采用SVC静止无功补偿器对过电压情况进行抑制。分析了 SVC的工作原理以及控制策略,在理论上证明其抑制过电压的可行性,并且通过仿真验证了其抑制过电压的有效性。通过对故障状态下交直流暂态过程的分析,可以得出换流站因故障而产生的大量无功盈余是致使交直流系统产生过电压的主要原因。并且在分析中可以明显看出,直流系统控制环节对交流系统的过电压水平有重要的影响。通过对抑制措施的研究可以发现SVC在抑制换相失败故障和直流短路故障所产生的过电压效果较好,但在直流闭锁故障下起到的效果不理想。因为直流闭锁换流站上剩余的无功容量太多,还需要特定的控制策略配合。
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