高壓直流輸電的整流控制畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 單極500kV系統定電流控制信號 圖411 單極500kV系統12脈動整流器構造在仿真時，需要將PI控制參數重新測定。在這兒PI控制參數為負值。仿真出的波形為。 圖412 單極單回500kV輸出波形圖圖形分析如圖48。+500kV輸出波形:雙回線路在搭建系統模擬圖時與單回系統模擬圖沒有什么大的不同,只是多加了一條直流輸電線路。輸出波形如下圖所示圖413 .單極雙回+500kV輸出波形圖圖形分析由圖48和413可以看出，雙回線路的電壓穩定時間比單回線路的穩定時間要小，，而且最開始的振動也相比于單回要小，單回線路的最大振動為（95 +916）kV，而雙回的為（123912）kV，雙回的觸發角振動也小。分析原因是雙回線路的可靠性及可用率高。 ：搭建圖形也只是比單極負極的多了回線，其輸出波形圖如下圖所示：圖414單極雙回500kV輸出波形圖圖形分析，由圖415和413可以看出雙回系統電壓的穩定時間短（，）雙回系統在仿真開始時的振蕩也小，雙回系統的的最大振動量為（120840）kV，單回系統的振動量為（0—920）kV。這便再次證明了雙回系統的可靠性和可用率都比較高。圖4155. 雙極單回177。500kV輸出波形圖：雙極系統的仿真圖，搭建如上圖所示:在搭建時需要注意，兩個整流器均為12脈波整流器，上面的整流器整流的電壓為+500kV，下面的為負極，整流電壓為500kV，輸出波形圖如下圖所示： 圖416 雙極單回177。500kV輸出波形圖 波形分析，左面和右面下面的圖形為雙極的整流波形，由4413和417可以看出雙極輸電在同樣的PI控制下的整流波形比單極的要差很多，波形不平滑，開始時的波動也更大。這說明雙極系統的PI控制有待于更深入的研究，或是需要更加精密的控制。雙極系統的由于變壓器參數，觸發角的不完全對稱所造成的問題，應當加以重視和研究。 當整流側出現交流故障時的不同情況下的模擬圖 在實際生活中，不管什么系統都不可能在無擾動的情況下運行，總會出現一些故障，所以有必要研究一下高壓直流輸電系統在出現故障后的運行情況以及故障后的恢復情況。這里簡單的討論不同的輸電方式下整流側出現交流故障以后出現的情況，直流故障將在下一小節討論，其它的故障就不與討論了。下面的圖為模擬交流故障、直流故障時所用的系統圖，在仿真時，若要看在1s中的一個時間段內—（）s出現交流故障后的運行情況，則要將直流故障的時間設置的很大，至少要大于1s，在這兒可以設置為（）100。1. 單極單回系統+500kV輸電出現交流故障后的波形圖:圖417 單極單回系統+500kV交、直流故障故障前后的波形圖如下圖所示： 圖418單極單回系統+500kV輸電出現交流故障后的波形圖2. 單極單回系統500kV輸電出現交流故障后的波形圖： 圖419 單極單回系統500kV輸電出現交流故障后的波形圖3. 單極雙回系統+500kV輸電出現交流故障后的波形圖：圖420單極雙回系統+500kV輸電出現交流故障后的波形圖 4. 單極雙回系統500kV輸電出現交流故障后的波形圖：圖421單極雙回系統500kV輸電出現交流故障后的波形圖5. 波形分析各個波形的參考參數在表51中被給出：表51 不同的輸電方式交流故障的參數表 典型數據控制方式啟動過程跟蹤參考量時間（s）故障后振蕩范圍（kV）故障時間（s）故障后恢復時間（s）單極單回線+500kV整流側交流故障100900單極單回線500kV整流側交流故障1108216單極雙回線+500kV整流側交流故障200684單極雙回線500kV整流側交流故障720（）286分析，由上表可以看出負極交流故障后電壓的振動范圍較大，且恢復時間長。雙回線路的振蕩范圍要比單回線路要小，雙回線路的完全恢復時間要比單回線路時間長。但是由圖可以看出雙回線路恢復后的波形要比單回線路好些，這也說明了雙回線路要比單回線路可靠性和可用率高 當整流側出現直流故障時的不同情況下的模擬圖 1. 單極單回系統+500kV輸電出現直流故障后的波形圖:圖422 單極單回系統+500kV輸電出現直流故障后的波形圖2. 單極單回系統500kV輸電出現直流故障后的波形圖：圖423 單極單回系統500kV輸電出現直流故障后的波形圖3. 單極雙回系統+500kV輸電出現直流故障后的波形圖：圖424 單極雙回系統+500kV輸電出現直流故障后的波形圖4. 單極雙回系統500kV輸電出現直流故障后的波形圖：圖425 單極雙回系統500kV輸電出現直流故障后的波形圖5. 波形分析各個波形的參考參數在表52中被給出：表52 不同的輸電方式直流故障的參數表 典型數據控制方式啟動過程跟蹤參考量時間（s）故障后振蕩范圍（kV）故障時間（s）故障后恢復時間（s）單極單回線+500kV整流側直流故障4631745單極單回線500kV整流側直流故障1092198單極雙回線+500kV整流側直流故障2001000單極雙回線500kV整流側直流故障910400分析，由此表可得雙回的故障后的電壓振蕩依然比單回的小，并且雙回的恢復時間要比單回的小，這也說明了雙回的穩定性高。由表51和表52可以看出，直流故障的恢復時間要比交流故障的恢復時間長，且故障后造成的電壓振蕩范圍要大，所以直流故障的影響要比交流故障的影響大。 不掛交流濾波器時高壓直流輸電輸出波形及分析通過對不掛濾波器時系統輸出波形的分析可以使我們更加了解濾波器的作用，在這兒只是簡單的模擬了單極+500kV系統不加濾波器的情況。圖426掛濾波器逆變側等效比例系數1/2000整流電壓波形圖圖427不掛濾波器逆變側等效比例系數1/2000整流電壓波形圖圖428 不掛濾波器逆變側等效比例系數1/1000整流電壓波形圖圖429 不掛濾波器逆變側等效比例系數1/1600整流電壓波形圖圖430 不掛濾波器逆變側等效系統運行后的三相電源電壓波形圖圖431 掛濾波器逆變側等效系統運行后的三相電源電壓波形圖圖432 不掛濾波器逆變側不等效整流電壓波形圖圖433 掛濾波器逆變側不等效整流電壓波形圖圖434 不掛濾波器逆變側不等效系統運行后的三相電源電壓波形圖435 掛濾波器逆變側不等效系統運行后的三相電源電壓波形圖分析：由圖426—427可得，在逆變側等效的情況下，不加濾波器系統可以工作，也可以整流出很好的直流波形，但是系統的電流卻減小；而如果逆變側不等效在不加濾波器的情況下，系統無法運行，整流電壓振蕩，觸發角也不在合適的范圍內，究其原因是逆變側等效時逆變側的電力電子設備產生的無功以及整流側和逆變側的協調問題都被忽略了，這樣不加濾波器，對系統和PI控制器的影響較小，PI依然可以控制系統整流出較完美的波形，而對于逆變側不等效情況下由于電力電子設備產生的無功以及整流側和逆變側的協調的問題，PI控制器沒辦法將觸發角控制在一定的范圍內。由圖430，431，434 ，435還可以看出不加交流濾波器對交流系統都有很大的影響，都比沒有濾波器的情況下諧波要大的多。逆變側不等效的整流側三相電壓比逆變側等效的整流側三相電壓要差很多，這更說明了逆變側不等效情況下由于電力電子設備產生的無功以及整流側和逆變側的協調的問題對系統有很大的影響，此外由圖426和圖433中整流電壓的波動程度也可以得出這一點。第5章 總結和展望 總結高壓直流輸電是電力電子技術應用最為重要、最為傳統，也是發展最為活躍的領域之一。本文在論述了直流輸電基本概念、構成、發展及主要設備的基礎上，討論了直流輸電的基本工作原理、諧波與無功問題、直流輸電的控制與保護并在MATLAB上搭建并仿真了一些直流線路的運行。通過對仿真出波形的一些不足的分析，聯系到在實際工程可能存在的問題。本文主要分為5大部分。其中第1章為緒論，簡單的介紹了高壓直流輸電的基本概念、構成與分類，高壓直流輸電的優缺點及適用場合，高壓直流輸電的歷史與國內外的現狀。第2章簡單的討論了高壓直流輸電的主要設備即換流裝置、換流變壓器、平波電抗器、無功補償裝置、濾波器的等。第3章簡單的介紹了常規電網換相高壓直流輸電的控制技術，給出了包括定電壓控制、定電流控制、定功率控制、定熄弧角控制在內的控制方法。還簡單的介紹了PI控制器的原理以及參數設定方法。第4章是通過MATLAB軟件仿真和分析不同輸電方式下的波形，找出出現這種問題的原因，有助于以后更深層次的研究。本章共仿真了無故障情況下單極單回+500kV系統、單極單回500kV系統、單極雙回+500kV系統、單極雙回500kV系統和雙極（177。500kV）單回系統的波形；在交、直流故障下單極單回+500kV系統、單極單回500kV系統、單極雙回+500kV系統、單極雙回500kV系統；還簡單的比較了直流線路頻率不同時整流結果和直流線路頻率不同時的整流結果。第5章是本文的簡單總結。 在整個設計過程中由于水平有限，有些問題并沒有得到解決，比如怎樣讓雙極系統可以在故障情況下能像單極系統那樣自動的恢復而且仿真波形和理想中有些差距，用更好的控制方法可以解決（如智能控制），都沒有再做更深一步的研究。 高壓直流輸電技術的簡單展望近年來，直流輸電技術又有新的發展，可用輕型直流輸電采用IGBT等可關斷電力電子器件組成換流器，應用脈寬調制技術進行無源逆變，解決了用直流輸電向無交流電源的負荷點送電的問題。同時大幅度簡化設備，降低造價 。隨著我國西部電力資源的開發，巨型水電站和巨型火電基地的建設，水電、火電打捆送出，送電距離越來越遠，送電容量越來越大，送電可靠性要求越來越高，給直流輸電技術也提出了更高的要求。 (1) 提高額定電壓等級和額定輸送容量。目前，高壓輸電工程的電壓等級除伊泰普工程外，多為177。500 kV，對于送電1000 km左右，送電容量不超過300萬kw的直流工程來說這個電壓等級基本合適。但當送電容量超過300萬kW，送電距離接近或超過1500 km時，則有必要將電壓等級提高到177。600 kV或以上，輸送容量提高到400萬kW左右，以充分利用線路走廊資源，減少輸電回路數，降低輸電損耗。 (2) 提高直流輸電的可靠性和可用率。直流輸電工程在投運初期往往可靠性偏低、單極故障率偏高，甚至會出現雙極故障，往往需要經過1~2年才能穩定到保證指標。像廣東電網中有七八回直流輸電饋入，即使按設計故障率指標計算，單極故障每年每極為5次，一年就將有70~80次單極故障，甚至更多，這將給電網帶來太頻繁的沖擊，因此必須有力的提高直流輸電的可靠性和可用率。 (3) 要進一步優化控制，減少換相失敗概率，提高換相失敗后的恢復速度。優化控制方式和控制策略可提高直流系統的穩態和動態性能，更好地發揮直流的調制作用；能對與其連接的交流電網提供有效的阻尼和支援，提高聯合系統的穩定水平。 (4) 要減少直流系統對交流系統的影響，極大地減少交流諧波的注入；嚴格限制直流系統配制的無功在各種工況下對交流系統的不利影響。 (5) 要認真研究交直流并聯運行系統的問題。現在，南方電網是我國第一個交直流并聯運行的電網，已經積累一些運行經驗。隨著直流輸電項目的增多，在我國將會形成新的交直流并聯運行系統，而且交直流并聯運行系統的結構將會更加復雜。因此，我們必須認真研究這種電網結構的安全穩定運行方案，以提高交直流并聯系統的運行水平。參考文獻[1] 黃俊，：機械工業出版社，2000.[2] 王建輝、：清華大學出版社，2005.[3] 戴熙杰主編。直流輸電基礎。北京：水利電力出版社，1990[4] , 2004，5(11)：1～3. 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