高壓直流輸電的建模與仿真分析

哈爾理工大畢業(yè)計(jì)（論）任書(shū)學(xué)生姓名：陳波

學(xué)號(hào)：0903010930學(xué)

院：電氣與電工程學(xué)院

專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其動(dòng)化任務(wù)起止時(shí)間：年2月日至2013年6月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：高壓直流輸電的建模與仿真分析畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容：查國(guó)內(nèi)外相關(guān)參考文獻(xiàn)求閱讀30篇以上文獻(xiàn)解當(dāng)今電力系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r，及目前研究的熱點(diǎn)問(wèn)題；對(duì)壓直流輸電技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀進(jìn)行綜述；熟并掌握高壓直流輸電的基本原理；熟Matlab中的用方法及其在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用；實(shí)對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的數(shù)字仿真；對(duì)真結(jié)果進(jìn)行分析；撰論文，準(zhǔn)備答辯。資料：張信，趙清海.ANSYS有元分析完全自學(xué)手機(jī)械工業(yè)出版社盛霓電磁場(chǎng)數(shù)值分析科出版社馮章馬西奎工電磁場(chǎng)導(dǎo)高等教育出版社2007賀德馨風(fēng)洞天.防工業(yè)出版社，指導(dǎo)教師意見(jiàn)：

系主任意見(jiàn)：簽名：

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哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文高壓流輸電建模仿真分摘要高壓直流輸電(具線路輸送容量大、造價(jià)低、損耗小、電力系統(tǒng)間的非同步聯(lián)網(wǎng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且，直流輸電不存在交流輸電的穩(wěn)定問(wèn)題，有利于遠(yuǎn)距離大容量送電且由于高壓直輸電具有經(jīng)濟(jì)性好用于兩個(gè)不同頻率的系統(tǒng)互聯(lián)，能夠遠(yuǎn)距離大功率輸電等優(yōu)點(diǎn)，這些都決定高壓直流輸電在將來(lái)的輸電系統(tǒng)中將起著舉足輕重的作用。對(duì)于我國(guó)來(lái)說(shuō)，直流輸電技術(shù)在西電東輸以及電力系統(tǒng)全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程中將會(huì)起到重要的作用。在此背景下，研究HVDC的構(gòu)、運(yùn)行原理及控制方法，對(duì)HVDC進(jìn)建模與仿真，分析系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)特性等顯得非常重要。本文介紹了高壓直流輸電的歷史背景及在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r分析了高壓直流輸電的控制基本理論用中的對(duì)HVDC進(jìn)行建模，并在此模型基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)、直流線路故障、逆變器交流側(cè)單相接地故障及兩相接地故障仿真相應(yīng)的仿真波形了HVDC模型的有效性和正確性。關(guān)鍵詞

高壓直輸電系；Matlab/Simulink；仿真模型；真分析-I-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文HVDCModelingAbstractHVDCtransmission(HVDC)transmissionwithlargecapacity,lowcost,lowloss,electricalnetworkingability,etc.,andthereisnoexchangeHVDCpowertransmissionstability,long-distancebulkpowerAndbecauseHVDChasgoodfordifferentfrequencieslong-distancetransmission,whichdecidedtransmissioninthewillplaydecisivecountry,transmissiontechnologyinthewesteastasnationalsysteminterconnectionwillplayimportantrole.Inthiscontext,researchHVDCstructure,operationprinciplemethods,HVDCmodelingandthedynamicisveryimportant.ThisarticledescribeshistoricalofHVDChomeabroad,theHVDCtheory,useMatlabSimulinkforHVDCinbasedonsteady-statefault,theinverterACfaultandtwo-phasegroundfaultdrawsimulationwaveformsverifyvalidityofHVDCHVDC;Matlab/Simulink;-II-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文目錄摘.................................................................................錯(cuò)誤!未找引用源............................................................................誤!未到引用。第1緒1.1課題背景1.2高壓直流輸電的發(fā)展概況國(guó)外高壓直流輸電的發(fā)展概國(guó)內(nèi)高壓直流輸電的發(fā)展概1.3高壓直流輸電的特點(diǎn)經(jīng)濟(jì)互聯(lián)控制1.4高壓直流輸電的缺點(diǎn)1.5高壓直流輸電研究的熱點(diǎn)問(wèn)題第2高壓直流輸電控制基本原.2.1高壓直流輸電控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)2.2高壓直流輸電控制原理2.3高壓直流輸電控制方式換流器觸發(fā)控?fù)Q流變壓器控2.4高壓直流輸電控制系統(tǒng)基本組成換流器出發(fā)控制基本組換流變壓器分接頭控制基本組第3章高壓直流輸電基本構(gòu)成和工作原.3.1直流輸電系統(tǒng)的構(gòu)成方式單極系雙極系背靠背直流系3.2高壓直流輸電的基本結(jié)構(gòu)與工作原理高壓直流輸電系統(tǒng)進(jìn)本結(jié)構(gòu)與工作原......................................19基于晶閘管的脈動(dòng)換流單.第4高壓直流輸電仿真模型的建立與結(jié)果分.4.1高壓直流輸電仿真模型的建立線路的參-III-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文整流環(huán)節(jié)簡(jiǎn)逆變環(huán)節(jié)簡(jiǎn)濾波器子系統(tǒng)簡(jiǎn)4.2仿真結(jié)果分析穩(wěn)態(tài)系統(tǒng)波直流線路故逆變側(cè)單相接地故逆變側(cè)兩相接地故逆變側(cè)兩相短路故逆變側(cè)三相短路故結(jié)致參考文附錄A附錄B................................................................................................................44-IV-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第章緒論1.1課題景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速長(zhǎng)電需求日益旺盛電工業(yè)的發(fā)展速度加快。年新增發(fā)電裝機(jī)容量505GW，全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量達(dá)到440GW；年增發(fā)電裝機(jī)容量約70GW全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量突破500GW計(jì)到年年，全國(guó)發(fā)電總裝機(jī)容量將分別達(dá)到700GW和1200GW。新增電力裝機(jī)有很大數(shù)量在西部大水電基地和北部的火電基地。這些集中的大電站群裝機(jī)容量大，距離負(fù)荷中心遠(yuǎn)。如金沙江的溪洛渡、向家壩水電廠，總裝機(jī)容量達(dá)到計(jì)送電到距電廠1000～2000km的中華東地區(qū)云的水電有約容量要送到外廣東；籌劃中的陜西、山西、寧夏、內(nèi)蒙古的大火電基地將送電到華北和華東的負(fù)荷中心近約1000km超[1]

。在這種背景下，要求輸電工程具有更高的輸電能力和輸電效率，實(shí)現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的大容量、遠(yuǎn)距離送電。特高壓直流輸電是滿(mǎn)足這種要求的關(guān)鍵技術(shù)之一。1.2高壓流輸電的發(fā)展況國(guó)外高直輸?shù)恼箾r世界上最早的直流輸電是用直流發(fā)電機(jī)直接向直流負(fù)荷供電。年，法國(guó)物理學(xué)家德普勒用裝設(shè)在米斯巴赫煤礦中的直流發(fā)電機(jī)，～2.0kV電壓，沿米的電報(bào)線路，把電力送到在慕尼黑舉辦的國(guó)際展覽會(huì)上，完成了有史以來(lái)的第一次直流輸電實(shí)驗(yàn)。年采用直流發(fā)電機(jī)串聯(lián)的方法，將直流輸電的電壓、功率和距離分別提高125kV20MV和225km。由于直流電源和負(fù)荷均采用串聯(lián)方法，運(yùn)行方式復(fù)雜，可靠性差，因此直流輸電在當(dāng)時(shí)沒(méi)有得到進(jìn)一步發(fā)展。隨著三相交流發(fā)電機(jī)、感應(yīng)電動(dòng)機(jī)和變壓器的迅速發(fā)展，直流輸電很快被交流輸電所取代。直到世紀(jì)50代大功率汞弧閥的問(wèn)世流輸電技術(shù)才真正在工程中得到應(yīng)用。但汞弧閥制造技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、逆弧故障率高，可靠性較低、運(yùn)行維護(hù)不變，使直流輸電的發(fā)展仍然受到限制。1954瑞典投入世界上第一個(gè)工業(yè)性直流輸電工程起到1977最后一個(gè)采用汞弧閥的直流輸電工程建成止世界上也僅有12采用汞弧閥的直流輸電工程投入運(yùn)行20世紀(jì)70年代后，電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)迅速發(fā)展，高壓大功率晶閘管、微機(jī)控制和保護(hù)、光電傳輸技術(shù)、水冷技術(shù)、氧化鋅避雷器等新技術(shù)，在直流輸電工程中得到了廣泛應(yīng)用使直流輸電技術(shù)得到了較快的發(fā)展1954年～2000年，全世界投入的高壓直流輸電工程總數(shù)近個(gè)，總?cè)萘砍^(guò)70000MW.其中～直流輸電工程有多條流輸電工程輸送總?cè)萘康哪昶骄鲩L(zhǎng)率在～年為460MW/年19761980-V-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文為1500MW/年，～年為2096MW/年，年后的增長(zhǎng)率更大。國(guó)內(nèi)高直輸?shù)恼箾r世60年代開(kāi)始，國(guó)內(nèi)制造和運(yùn)行部門(mén)的研究單位開(kāi)始對(duì)直流輸電進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究1974年在西安高壓電器研究所建成一個(gè)200A1.7MW采用6脈換流器的背靠背換流試驗(yàn)站1977年上海利用楊樹(shù)浦發(fā)電廠到九龍變電所之間報(bào)廢的交流電纜，建成了一個(gè)采用6脈換流器的150A、直流輸電實(shí)驗(yàn)工程以工作為我國(guó)直流輸電工程的發(fā)展打下了基好了技術(shù)準(zhǔn)[。年全部采用國(guó)內(nèi)技術(shù)的舟山直流輸電工程投入運(yùn)行此直流輸電開(kāi)始在我國(guó)得到了應(yīng)用和發(fā)展，到年我國(guó)已有個(gè)直流輸電工程投入運(yùn)[這些工程主要參數(shù)見(jiàn)表。表1-1我已建成的直流工程序號(hào)

工程名稱(chēng)舟山

電壓（kV）-100

功率

距離(

投年份

備注

葛洲壩—南橋天生橋—廣州嵊泗龍泉——政平

120010451800960603000860

極1極2極1極2極1極2

荊州——惠州安順——肇慶

靈寶

背背

宜都——華新興仁——深圳

-VI-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文

高嶺

1500

背背

云南——廣東向家壩—上海

5000140064002000

極1極2極1極2（舟山直流輸電工程。本工程是我國(guó)第一個(gè)全部依靠自己的力量建設(shè)的直流輸電工程，它解決了浙江大陸向舟山本島的輸電問(wèn)題，同時(shí)具有向建設(shè)大型直流輸電工程的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)性質(zhì)。1987年進(jìn)行調(diào)試并投入運(yùn)行，年式投入商業(yè)運(yùn)行，年對(duì)設(shè)備進(jìn)行了更新和改造采用微機(jī)型控制保護(hù)裝置取代了原來(lái)的數(shù)控型增加潮流反送的功能，使舟山工程具有雙向供電的能力。）葛洲壩南橋直流輸電工程。該工程設(shè)計(jì)和全部設(shè)備由國(guó)外承包商承擔(dān)。由原BBC公總承包，西門(mén)子公司提供南橋換流站的全部一次設(shè)備。是我國(guó)第一個(gè)遠(yuǎn)距離直流輸電和聯(lián)網(wǎng)工程。葛洲—南橋直流輸電工程為雙極、、1200MW輸距離整站在葛洲壩水電站附近的葛洲壩換流站變站在上海的南橋換流站。1989年9月極投運(yùn)行；年月全部工程建成，并投入商業(yè)運(yùn)行。（天生橋——州直流輸電工程。該工程西起天生橋水電站附近的馬窩換流站，東至廣州的北郊換流站，輸電距離，用、、。工程于200012月極投入運(yùn)行年程全部建成。（嵊泗直流輸電工程。嵊泗直流輸電工程是我國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的雙極海底電纜直流工程。工程為雙極，±50kV、、，可雙向送電。（龍泉征直流輸電工程。本工程是三峽水電站向華東電網(wǎng)的第一個(gè)送電工程，工程為雙極500kV、、。全長(zhǎng)，程于年12月極入運(yùn)行年5全部建成。（荊州惠直流輸電工程。本工程是三峽水電站向廣東的送電和實(shí)現(xiàn)華中和華南電網(wǎng)的聯(lián)網(wǎng)工程。工程為雙極±500kV、3000A3000MW。直流架空線路從湖北的荊州換流站到廣東的惠州換流站，全長(zhǎng)960km2004年2月投入運(yùn)行，月雙極全部建成。（安順肇直流輸電工程。本工程是云南貴州的電力東送工程，直流架空線路由貴州的安順換流站到廣東的肇慶換流站，全長(zhǎng)。工為極、、3000MW年6月成。（寶靈背靠背直流工程。本工程實(shí)現(xiàn)華中與西北兩大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，其主要參數(shù)為直流、360MW3000A。換流站設(shè)備全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備，工程已于年建成。（宜都華直流輸電工程。本工程是三峽水電站向華東電網(wǎng)的第二個(gè)送電工程。全長(zhǎng)，額定參數(shù)與龍——征平直流輸電工程相同年投入運(yùn)行。）興仁—深圳直流輸電工程。本工程是貴—廣東第2回直流工程，全-VII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文長(zhǎng)，工程為雙±500kV、、3000MW，年運(yùn)。11）高嶺背靠背直流輸電工程。本工程是華北和東北兩00kV電之間的聯(lián)網(wǎng)工程。本工程為雙極±125kV、3000A、兩組750MW換器，總?cè)萘?500MW與2008年底建成投運(yùn)。已成為世界上最大的背靠背換流站，最終容量為。設(shè)備全部由國(guó)內(nèi)提供。此外，為實(shí)現(xiàn)西南水電以及大型火電基地電力送出，±800kV云南——廣東直流輸電工程，額定容量5000MW輸電距離1400km±800kV家壩上海直流輸電工程，額定容量6400MW輸電距離。兩個(gè)工程均于2009年成第一極，年全部建成。1.3高壓流輸電的特點(diǎn)直流輸電由于自身的結(jié)構(gòu)及性能，具有以下特：經(jīng)濟(jì)性高壓直流輸電的合理性和適用性在遠(yuǎn)距離大容量輸電中已得到明顯的表現(xiàn)。由于直流輸電線路的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用比交流輸電低，而換流站的造價(jià)和運(yùn)行費(fèi)用均比交流變電所要高。因此對(duì)于同樣輸電容量，輸送距離越遠(yuǎn)，直流比交流的經(jīng)濟(jì)型越好。如下圖可以看出當(dāng)輸電距離大于等價(jià)距離時(shí)，直流輸電的經(jīng)濟(jì)性?xún)?yōu)勢(shì)便可以體現(xiàn)出來(lái)，并且輸電距離越遠(yuǎn)其經(jīng)濟(jì)性越好。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于架空線路此等價(jià)距離為，電纜線路等價(jià)距離則可以降低至。另一方面，直流輸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)使得其工程可以按照電壓等級(jí)或級(jí)數(shù)分階段投資建設(shè)。這也同樣體現(xiàn)了高壓直流輸電經(jīng)濟(jì)性方面的特點(diǎn)?；ヂ?lián)性交流輸電能力受到同步發(fā)電機(jī)間功角穩(wěn)定問(wèn)題的限制，且隨著輸電距離的增大，同步機(jī)間的聯(lián)系電抗增大，穩(wěn)定問(wèn)題更為突出，交流輸電能力受到更大的限制。相比之下，直流輸電不存在功角穩(wěn)定問(wèn)題，可在設(shè)備容量及受段交流系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，大量輸送電力。交流系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)擴(kuò)，會(huì)造成短路容量的增大，許多場(chǎng)合得不更斷路器，而選擇合適的斷路器又十分困難。而采用直流對(duì)交流系統(tǒng)進(jìn)行互聯(lián)時(shí)，不會(huì)造成短路容量的增加，也有利于防止交流系統(tǒng)的故障進(jìn)一步擴(kuò)大。因此對(duì)于已經(jīng)存在的龐大交流系統(tǒng)，通過(guò)分割成相對(duì)獨(dú)立的子系統(tǒng)，采用高壓直流互連，可有效減少短路容量，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。直流輸電所連兩電網(wǎng)無(wú)須同步運(yùn)行，原因是直流輸電存在傳無(wú)功問(wèn)題，兩側(cè)的系統(tǒng)之間沒(méi)有無(wú)功的交換，也不存在交流系統(tǒng)中頻率的問(wèn)題。由于直流輸電的這個(gè)特性，它可以實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的非同步互連。進(jìn)而也可實(shí)現(xiàn)不同頻率交流電網(wǎng)的互連，起到頻率變換器的作用?？刂菩灾绷鬏旊娏硪粋€(gè)重要特點(diǎn)是潮流快速可控，可由于鎖鏈交流系統(tǒng)的穩(wěn)定與頻率控制。直流輸電的換流器為基于電力電子器件構(gòu)成的電能控制電路，因此其對(duì)電力潮流的控制迅速而精確。且對(duì)于雙端直流輸電而言，可迅速實(shí)現(xiàn)潮流的反轉(zhuǎn)。潮流反轉(zhuǎn)有正常運(yùn)行中所需要的慢速潮流反轉(zhuǎn)和交流系統(tǒng)發(fā)生故障需要緊急功率支援時(shí)的快速-VIII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文潮流反轉(zhuǎn)。其迅速的潮流控制對(duì)于所連交流系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，交流系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)對(duì)負(fù)荷隨機(jī)波動(dòng)的頻率控制及故障狀態(tài)下的頻率變動(dòng)控制都能發(fā)揮重要作用。1.4高壓流輸電的缺點(diǎn)（換流站設(shè)備多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高、損耗大、運(yùn)行費(fèi)用高；換流站比變電站投資大。直流輸電環(huán)節(jié)中的換流站的設(shè)備比交流變電站復(fù)雜，除換流變外，還有可控硅換流器，以及換流器的其他附屬設(shè)備，這些設(shè)備的造價(jià)都非常高昂，因此換流站的投資高于同等容量的交流變電站。（）換流器產(chǎn)生大量諧波。換流器對(duì)交流側(cè)來(lái)說(shuō)，除了是一個(gè)負(fù)荷（在整流側(cè)）或電源（在逆變站）以外，它還是一個(gè)諧波電流源。它畸變交流電流波形，向交流系統(tǒng)發(fā)出一系列的高次諧波電流，同時(shí)也畸變了交流電壓波形。為了減少流入交流系統(tǒng)的諧波電流，保證換流站交流母線電壓的畸變率在允許的范圍內(nèi)，必須裝設(shè)交流濾波器。另外，換流器對(duì)直流側(cè)來(lái)說(shuō)，除了是一個(gè)電源（在整流側(cè)）或負(fù)荷（在逆變站）以外，它還是一個(gè)諧波電壓源。它畸變直流電壓波形、向直流側(cè)發(fā)出一系列的諧波電壓，在直流線路上產(chǎn)生諧波電流。為了保證直流線路上的諧波電流在允許范圍內(nèi)，在直流側(cè)必須裝設(shè)平波電抗器和直流濾波器。（3流無(wú)功消耗量大流吸收無(wú)功功率30%50%Pd(整流器～60%逆變器)（表示輸電線路傳輸?shù)墓β剩?。由此看?lái)雖然直流輸電線路理論上不消耗無(wú)功功率，但是總體來(lái)說(shuō)高壓直流輸電還是要消耗大量無(wú)功功率的，換流站中的換流器會(huì)消耗大量無(wú)功，因此必須在換流站中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，這是換流站造價(jià)遠(yuǎn)高于同容量的交流變電站的一個(gè)直接原因。（4在某些運(yùn)行方式下，對(duì)地下（或海中）物體產(chǎn)生電磁干擾和電化學(xué)腐蝕。（5直流斷路器DCbreaker）造價(jià)高，技術(shù)復(fù)雜。在交流系統(tǒng)中，電流每周波有兩次自然過(guò)零點(diǎn)交斷路器就是充分利用此時(shí)機(jī)熄滅電弧成質(zhì)恢復(fù)。而直流系統(tǒng)不存在自然過(guò)零點(diǎn)。因此，開(kāi)斷直流電路就要困難許多。因此，直流斷路器的造價(jià)往往高于交流斷路器，并且其穩(wěn)定性能不如交流斷路器。直流斷路器的制造工藝及其性能直接影響高壓直流輸電的容量與形式，在直流多站系統(tǒng)中，為建立直流系統(tǒng)之間的聯(lián)絡(luò)，需要性能更好的直流斷路器[

。1.5高壓流輸電研究的點(diǎn)問(wèn)題高壓直流輸電已經(jīng)成為我國(guó)電網(wǎng)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)目前研究的高壓直流輸電熱點(diǎn)問(wèn)題有：（1）高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析。（2）特高壓直流輸電系統(tǒng)孤島運(yùn)行研究。（3）高壓直流輸電換相失敗故障診斷研究。（4）高壓直流輸電中的諧波分析。（5）高壓直流輸電系統(tǒng)次同步震蕩阻尼特性研究。（6）高壓直流輸電線路故障解析與保護(hù)研究。（7）新型換流變壓器在直流輸電系統(tǒng)中運(yùn)行特性的研究。-IX-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第2章高直流輸控制基原理2.1高壓流輸電控制系分層結(jié)構(gòu)高壓直流輸電控制系統(tǒng)是保證直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的關(guān)鍵[。壓直流輸電控制系統(tǒng)根據(jù)功能、優(yōu)先級(jí)等原則將所有控制環(huán)節(jié)劃分為不同的等級(jí)層次。采用分層結(jié)構(gòu)利于對(duì)復(fù)雜的高壓直流輸電控制系統(tǒng)進(jìn)行分析、提升運(yùn)行系統(tǒng)維護(hù)和操作的靈活性并降低了單個(gè)控制環(huán)節(jié)發(fā)生故障對(duì)系統(tǒng)其它環(huán)節(jié)的影響，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。

圖2-1高直流輸電控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)高壓直流輸電控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)如圖所，分為系統(tǒng)控制、雙極控制、極控制、換流器控制、單獨(dú)控制以及換流閥控制幾部分。高壓直流輸電系統(tǒng)控制作用于換流站，換流站通過(guò)雙極控制環(huán)節(jié)控制正負(fù)兩個(gè)換流極，每個(gè)換流極通過(guò)極控制實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。極控制包括換流器控制及單獨(dú)控制，換流器控制環(huán)節(jié)控制換流閥的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，換流閥控制與單獨(dú)控制作用于被控對(duì)象，如晶閘管、換流變壓器等設(shè)備。各層的控制作用采用單向傳遞方式，高層次等級(jí)控制低層次等級(jí)。系統(tǒng)控制級(jí)是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的最高層次等級(jí)，其主要功能為通過(guò)通信系統(tǒng)上傳直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)并接收電力系統(tǒng)調(diào)度中心運(yùn)行指令，根據(jù)額定功率指令對(duì)各直流回路的功率進(jìn)行調(diào)整和分配以保持系統(tǒng)運(yùn)行在額定功率范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn)控制以及功率調(diào)制、電流調(diào)制、頻率控制、阻尼控制等控制方式，當(dāng)出現(xiàn)故障或特殊情況時(shí)還可以進(jìn)行緊急功率支援控制。-X-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文雙極控制級(jí)的主要功能是同時(shí)控制并協(xié)調(diào)高壓直流輸電系統(tǒng)的正負(fù)極運(yùn)行，根據(jù)系統(tǒng)控制級(jí)輸出的功率指令，計(jì)算分配正負(fù)極的功率定值并在運(yùn)行過(guò)程中控制功率的傳輸方向，平衡正負(fù)極電流并控制交直流系統(tǒng)的無(wú)功功率、交流系統(tǒng)母線電壓等。極控制級(jí)根據(jù)雙極控制系統(tǒng)輸出的功率指令，計(jì)算輸出電流值，并將該電流值作為控制指令輸出至換流器控制級(jí)進(jìn)行電流控制，控制正極或負(fù)極的啟動(dòng)、停運(yùn)以及故障處理。極控制級(jí)還可以實(shí)現(xiàn)不同換流站同極之間的電流指令值、交直流系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)、各種參數(shù)測(cè)量值等信息的通信等。換流器控制級(jí)的主要功能是控制換流器的觸發(fā)以保持系統(tǒng)正常運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行要求實(shí)現(xiàn)定電流控制、定電壓控制等控制方式。換流器是高壓直流輸電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換的重要設(shè)備，換流器觸發(fā)控制通過(guò)調(diào)整換流器觸發(fā)角控制高壓直流輸電交直流轉(zhuǎn)換過(guò)程并保證高壓直流輸電系統(tǒng)輸出預(yù)期的功率或直流電壓，對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。因此換流器觸發(fā)控制是換流器控制級(jí)的核心部分，是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。單獨(dú)控制級(jí)的主要功能是控制換流變壓器分接頭檔位切換以調(diào)節(jié)換流變壓器輸出電壓，并監(jiān)測(cè)和控制換流單元冷卻系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)、交直流開(kāi)關(guān)場(chǎng)斷路器、濾波器組等設(shè)備的投切狀態(tài)。單獨(dú)控制級(jí)的核心部分是換流變壓器分接頭控制，換流變壓器分頭控制通過(guò)調(diào)整換流變壓器的換流閥側(cè)(稱(chēng)閥側(cè))電壓保持高壓直流輸電系統(tǒng)換流器觸發(fā)角或直流電壓的穩(wěn)定，提高高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行效率。由于換流變壓器在高壓直流輸電系統(tǒng)中起到隔離交直流系統(tǒng)的作用，并對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用。因此，換流變壓器分接頭控制是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。換流閥控制級(jí)將換流器控制級(jí)輸出的觸發(fā)角信號(hào)轉(zhuǎn)換為觸發(fā)脈沖來(lái)控制換流器中晶閘管的導(dǎo)通關(guān)斷，并監(jiān)測(cè)晶閘管等元件的運(yùn)行狀態(tài)，生成顯示、控制、報(bào)警等信號(hào)。根據(jù)上述高壓直流輸電控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)的分析可知，換流器觸發(fā)控制與換流變壓器分接頭控制是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的核心組成，對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行具有關(guān)鍵性作用。因此，針對(duì)換流器觸發(fā)控制與換流變壓器分接頭控制進(jìn)行仿真建模是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的重要研究?jī)?nèi)容。2.2高壓流輸電控制原為便于分析高壓直流輸電系統(tǒng)的控制原理，根據(jù)直流輸電原理做出高壓直流輸電系統(tǒng)等效電路，如圖所示，等效電路包括整流器、直流輸電線路和逆變器三部分，整流器將交流電流轉(zhuǎn)換為直流電流,通過(guò)直流輸電線路送至逆變器轉(zhuǎn)換為交流電便于后續(xù)研究，以N點(diǎn)界將高壓直流輸電等效電路分為兩部分N左側(cè)為整流側(cè)，N點(diǎn)側(cè)包括輸電線路和逆變(稱(chēng)逆變側(cè)根基爾霍夫定律分析等效電路可知：-XI-

dr3i哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文dr3i

INR

U

U

dr

U

U

cosdoi

U

doi整器

逆器圖高壓直流輸電系統(tǒng)等效電路圖直流電流:UcoscosIdordoidxr1xi

（3-1）整流側(cè)伏安特性：d

dr

d

xr

（3-2）逆變側(cè)伏安特性：Uddi

doi

(ddxi1

（3-3）其中，

和

與交流系統(tǒng)電勢(shì)相關(guān)：式中，

3EU-整流側(cè)換流變壓器閥側(cè)空載電壓，

（3-4）-逆變側(cè)換流變壓器閥側(cè)空載電壓，-整流器直流電壓，

-逆變器直流電壓，

整流側(cè)觸發(fā)，-逆變側(cè)超前觸發(fā)角，

-整流器換相電抗，

-逆器換相電抗，

-直流輸電線路等值電阻，

-整流側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)，-逆變側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)。在公式3-1中，、和為恒定值，因此直流電壓、直流電流的大小僅與和有關(guān)。因此，高壓直流輸電控制系統(tǒng)主要通過(guò)調(diào)節(jié)換流器觸發(fā)角以及整流側(cè)和逆變側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)來(lái)控制高壓直流輸電系統(tǒng)的直流電壓及電流[。2.3高壓流輸電控制方基于高壓直流輸電控制系統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)及控制原理分析可知，換流器觸發(fā)控制與換流變壓器分接頭控制是高壓直流輸電系統(tǒng)的主要控制方式，換流器觸發(fā)控制通過(guò)調(diào)節(jié)換流器觸發(fā)角控制換流器的運(yùn)行狀態(tài)，換流變壓器分接頭控制通過(guò)調(diào)節(jié)換變壓器分接-XII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文頭位置控制整流側(cè)與逆變側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)，保證高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)[9]。換流器發(fā)制由上述直流輸電控制基本原理分析可知，換流器觸發(fā)角是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的重要控制量?？刂葡到y(tǒng)通過(guò)分別調(diào)節(jié)整流側(cè)和逆變側(cè)換流器觸發(fā)角玟和口實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電壓及直流電流的控制作用。換流器觸發(fā)控制方式響應(yīng)速度很快，調(diào)節(jié)時(shí)間一般為～，且調(diào)節(jié)范圍較大，是高壓直流輸電系統(tǒng)的主要控制方式。當(dāng)高壓直流輸電系統(tǒng)因擾動(dòng)或故障引起電壓電流快速變化時(shí)，換流器觸發(fā)控制發(fā)揮快速調(diào)節(jié)作用使系統(tǒng)恢復(fù)正常，當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時(shí)換流器觸發(fā)控制可以提前將觸發(fā)角置于預(yù)定值以保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全可靠。換流變器制整流側(cè)和逆變側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)是高壓直流輸電控制系統(tǒng)的另一重要控制量，高壓直流輸電控制系統(tǒng)通過(guò)分別調(diào)節(jié)整流側(cè)和逆變側(cè)換流變壓器分接頭位置來(lái)調(diào)節(jié)整流側(cè)和逆變側(cè)交流系統(tǒng)電勢(shì)，的，實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)換流器觸發(fā)角或直流電壓的控制。換流變壓器分接頭控制方式響應(yīng)速度比較緩慢，通常分接頭位置調(diào)節(jié)一次時(shí)間為～10s，并且由于變壓器的分接頭位置以及變壓器設(shè)備本身的容量等限制使得換流變壓器分接頭控制的調(diào)節(jié)范圍較小，是直流輸電系統(tǒng)的輔助控制方式。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生快速的暫態(tài)變化時(shí)由換流器觸發(fā)控制作用，換流變壓器分接頭調(diào)節(jié)不參與調(diào)節(jié)過(guò)程；當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生較長(zhǎng)時(shí)間的緩慢變化或由于換流器觸發(fā)控制調(diào)節(jié)導(dǎo)致觸發(fā)角長(zhǎng)時(shí)間超出額定范圍時(shí)，換流變壓器分接頭控制發(fā)揮調(diào)節(jié)作用使系統(tǒng)逐漸恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。換流器觸發(fā)控制與換流變壓器分接頭控制相互配合，保證高壓直流輸電系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及發(fā)生故障時(shí)控制系統(tǒng)的快速調(diào)節(jié)作用，改善并提高高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行性能及效率。2.4高壓流輸電控制系基本組成高壓直流輸電控制系統(tǒng)通過(guò)控制換流器觸發(fā)角及換流變壓器分接頭，保證直流輸電系統(tǒng)的正常運(yùn)行及發(fā)生故障時(shí)的快速恢復(fù)。換流器發(fā)制本成換流器觸發(fā)控制主要由觸發(fā)角控制、電流控制、電壓控制及裕度控制組[12]。觸發(fā)角控制包括整流側(cè)最小觸發(fā)角控制和逆變側(cè)最大觸發(fā)角控制，電流控制包括電流限制控制和定電流控制，電壓控制也稱(chēng)為定電壓控制。（1整流側(cè)最小觸發(fā)角控制換流器由多個(gè)晶閘管構(gòu)成換流橋?qū)崿F(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，如果系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)換流器觸發(fā)角過(guò)小，導(dǎo)致加在晶閘管上的詎向電壓過(guò)低將會(huì)引起晶閘管導(dǎo)通的同時(shí)性變差，影響換流器的正常導(dǎo)通特性，不利于換流過(guò)程的穩(wěn)定。因此需要設(shè)定最小觸發(fā)角控制以保證換流閥的正常運(yùn)行。當(dāng)整流側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，控制系統(tǒng)將減小觸發(fā)角至最小值以降低故障對(duì)直流功率的影響，當(dāng)交流系統(tǒng)故障清除電壓恢復(fù)后，如果觸發(fā)角過(guò)小將會(huì)出現(xiàn)過(guò)電流引起系統(tǒng)不穩(wěn)定。因此，需要設(shè)置合適的最小觸發(fā)角限制值。（2逆變側(cè)最大觸發(fā)角控制為了避免系統(tǒng)出現(xiàn)特殊情況時(shí)，由于控制系統(tǒng)中的控制器超調(diào)引起逆變側(cè)觸發(fā)角-XIII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文過(guò)大致熄弧角太小發(fā)換相失敗制統(tǒng)需要設(shè)置變側(cè)大發(fā)限控制。（3電流限制控制為了避免系統(tǒng)發(fā)生故障或受到擾動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致直流電流迅速下降至零引起系統(tǒng)輸送功率中斷，控制系統(tǒng)設(shè)置最小電流限制控制。并且需要考慮系統(tǒng)的過(guò)負(fù)荷能力、降壓運(yùn)行等特殊運(yùn)行工況，控制系統(tǒng)設(shè)置最大電流限制控制以保證系統(tǒng)安全。（4定電流控制定電流控制是換流器的基本控制方式，用來(lái)控制直流輸電穩(wěn)態(tài)運(yùn)行電流以及實(shí)現(xiàn)直流輸送功率、各種直流功率的調(diào)節(jié)控制以改善交流系統(tǒng)的運(yùn)行性能。當(dāng)直流輸電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，定電流控制可以快速的限制暫態(tài)故障電流以保護(hù)晶閘管換流閥和其它設(shè)備，保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全性。因此，定電流控制器的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能對(duì)直流輸電控制系統(tǒng)性能具有關(guān)鍵性作用。（5定電壓控制定電壓控制是換流器的基本控制方式，用來(lái)保持直流電壓的穩(wěn)定運(yùn)行并在降壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)換流器觸發(fā)角以保持直流電流恒定。在實(shí)際高壓直流輸電系統(tǒng)中，整流側(cè)采用定電壓控制來(lái)減小因線路故障或整流器故障引起的過(guò)電壓對(duì)高直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行的影響，逆變側(cè)采用定電壓控制來(lái)保證直流電壓穩(wěn)定。（6裕度控制高壓直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，整流側(cè)和逆變側(cè)分別通過(guò)定電流控制和定電壓控制實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電流和直流電壓的控制。為了避免整流側(cè)和逆變側(cè)的定電流控制同時(shí)作用引起控制系統(tǒng)不穩(wěn)定，設(shè)置整流側(cè)定電流控制的電流整定值比逆變側(cè)電流整定值大一個(gè)電流裕額，根據(jù)實(shí)際高壓直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，電流裕額為額定電流值的10。同理，為了避免整流側(cè)和逆變側(cè)的定電壓控制同時(shí)作用，逆變側(cè)定電壓控制的電壓整定值比整流側(cè)電壓整定值小一個(gè)電壓裕額，電壓裕額為直流輸電線路的電壓降。換流變器接控基組換流變壓器分接頭控制通過(guò)調(diào)整高壓側(cè)分接頭位置來(lái)改變交流側(cè)電勢(shì)。換流變壓器分接頭控制主要用于保持換流器觸發(fā)角或直流電壓處于參考值附近，提高高壓直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行效率并保護(hù)換流設(shè)備。換流變壓器分接頭控制分為定角度控制和定電壓控制。（1定角度控制定角度控制用于保持換流器觸發(fā)角處于參考范圍內(nèi)。當(dāng)整流側(cè)或逆變側(cè)交流系統(tǒng)因發(fā)生故障導(dǎo)致交流電壓發(fā)生變化時(shí)，整流側(cè)和逆變側(cè)換流器觸發(fā)控制將增加或減小觸發(fā)角以保持直流電壓、直流電流穩(wěn)定，但是整流側(cè)觸發(fā)角過(guò)大將會(huì)降低整流器的功率因數(shù)、增加無(wú)功消耗，觸發(fā)角過(guò)小將引起過(guò)電流危害高壓直流輸電系統(tǒng)的安全，逆變側(cè)觸發(fā)角過(guò)大將會(huì)引起逆變側(cè)發(fā)生換相失敗，觸發(fā)角過(guò)小將導(dǎo)致逆變側(cè)進(jìn)入整流狀態(tài)，不利于高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此換流變壓器分接頭控制檢測(cè)換流器觸發(fā)角與參考值之間的誤差，當(dāng)誤差值超過(guò)一定范圍時(shí)調(diào)整分接頭位置使觸發(fā)角恢復(fù)到參考范圍內(nèi)。換流變壓器分接頭控制采用定角度控制方式時(shí)，補(bǔ)償了定電壓控制產(chǎn)生的不利影響，但是由于實(shí)際電網(wǎng)中功率、電壓的調(diào)節(jié)比較頻繁，將會(huì)導(dǎo)致分接頭動(dòng)作次數(shù)增加。（2定電壓控制-XIV-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文定電壓控制用于保持直流電壓處于參考范圍內(nèi)，基本調(diào)節(jié)原理與定角度控制類(lèi)似。檢測(cè)直流電壓與參考電壓之間的差值，當(dāng)差值超過(guò)一定范圍時(shí)，換流變壓器分接頭控制調(diào)節(jié)分接頭位置以保持直流電壓為額定值。定電壓控制方式調(diào)節(jié)分接頭動(dòng)作次數(shù)較少，但是由于定電壓控制方式需要保持直流電壓恒定，將會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流器觸發(fā)角的調(diào)節(jié)幅度增大，不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。根據(jù)實(shí)際高壓直流輸電工程換流變壓器分接頭控制的運(yùn)行情況及換流變壓器分接頭控制原理的分析，通常整流側(cè)換流變壓器分接頭控制采用定角度控制，逆變側(cè)換流變壓器分接頭采用定電壓控制，保證高壓直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行并增強(qiáng)控制系統(tǒng)性能。-XV-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第高壓直輸電基構(gòu)成和作原理高壓直流輸電系統(tǒng)由一次側(cè)電氣系統(tǒng)與二次側(cè)控制系統(tǒng)組成。其中，一次側(cè)電氣系統(tǒng)包括換流變壓器、交流濾波器及無(wú)功補(bǔ)償裝置、換流站、直流濾波器、平波電抗器直流輸電線路等電氣元件二次側(cè)控制系統(tǒng)主要用于控直系統(tǒng)的動(dòng)流傳輸容量、換流器閉鎖解鎖、故障后的恢復(fù)與運(yùn)行。3.1直流電系統(tǒng)的構(gòu)成式直流系統(tǒng)的構(gòu)成可以分為二端和多端兩大類(lèi)，我們研究的主要是二端直流系統(tǒng)，它的構(gòu)成方式主要可以分為單極系統(tǒng)、雙極系統(tǒng)和背靠背直流系統(tǒng)三類(lèi)。單極系單極直流輸電系統(tǒng)可以采用正極性或負(fù)極性運(yùn)行模式。換流站出線端對(duì)地電位為正的稱(chēng)為正極，為負(fù)的稱(chēng)為負(fù)極。單極直流架空線路通常多采用負(fù)極性，因?yàn)檎龢O導(dǎo)線的電暈和電磁干擾要比負(fù)極性導(dǎo)線大，且由于雷電大多數(shù)為負(fù)極性，正極導(dǎo)線雷電閃絡(luò)的概率比負(fù)極導(dǎo)線要高系接線方式有單極大地或海水回線方(圖3-1(a))和單極金屬回線方式(圖3。（）單大地回線方式（）單金屬回線方式圖單極系統(tǒng)接線示意圖（1單極大地回線方式單極大地回線方式利用一根導(dǎo)線和大地(海水)成直流側(cè)單極回路。這種方式下，流經(jīng)大地或海)的電流為直流輸電工程的運(yùn)行電流。由于地下長(zhǎng)期有大直流電-XVI-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文流流過(guò)，因而將引起接地極附近地下金屬構(gòu)件的電化學(xué)腐蝕等問(wèn)題。這種回線方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，線路造價(jià)低：但運(yùn)行的可靠性和靈活性較差，對(duì)接地極要求較高。（2單極金屬回線方式單極金屬回線方式是利用兩根導(dǎo)線構(gòu)成直流側(cè)的單極回路。在運(yùn)行中，地中無(wú)電流流過(guò)，可以避免由此所產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕等問(wèn)題。為了固定直流側(cè)的對(duì)地電壓和提高運(yùn)行的安全性，金屬返回線一端需要接地。這種方式通常是在不允利用大地或海水為回線或選擇接地極較困難以及輸電距離較短的單極直流輸電工程中采用雙極系雙極系統(tǒng)接線方式是直流輸電工程常用的接線方式，可分為雙極兩端中性點(diǎn)接地方式(圖3-2(a))、極一端中性點(diǎn)接地方(圖3-2b))雙極金屬中線方式(圖3-2(c))三種類(lèi)型。（a）雙極端中性點(diǎn)接地方式（）極一端中性點(diǎn)接地方式-XVII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（）雙極金屬中線方式圖雙極系統(tǒng)接線示意圖（1雙極兩端中性點(diǎn)接地方式雙極兩端中性點(diǎn)接地方式是大多數(shù)直流輸電工程所采用的正負(fù)兩極對(duì)地，兩端換流站的中性點(diǎn)均接地的系統(tǒng)構(gòu)成方式常行流電流的路徑為正負(fù)兩根極。實(shí)際上它是由兩個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的單極大地回線系統(tǒng)構(gòu)成。正負(fù)兩極在地回路中的電流方向相反，地中電流為兩極電流之差值。雙極的電壓和電流可以不相等，雙極電壓和電流均相等時(shí)稱(chēng)為雙極對(duì)稱(chēng)運(yùn)行方式，不相等時(shí)稱(chēng)為電壓或電流的不對(duì)稱(chēng)運(yùn)行方式。當(dāng)輸電線路或換流站的一個(gè)極發(fā)生故障需要退出工作時(shí)，可根據(jù)具體情況轉(zhuǎn)為三種單極方式運(yùn)行，)單極大地回線方式f-b)單極金屬回線方式單極雙導(dǎo)線并聯(lián)大地回線方式。（2雙極一端中性點(diǎn)接地方式這種接線方式只有一端換流站的中性點(diǎn)接地，其直流側(cè)回路由正負(fù)兩極導(dǎo)線組成，不能利用大地或海水)作為備用導(dǎo)線。當(dāng)一極發(fā)生故障需要退出工作時(shí)，必須停運(yùn)整個(gè)雙極系統(tǒng)，沒(méi)有單極運(yùn)行的可能性。因此，這種接線方式的運(yùn)行可靠性和靈活性均較差。它的優(yōu)點(diǎn)是保證在運(yùn)行中無(wú)地電流流過(guò)。（3雙極金屬中線方式、雙極金屬中線方式是利用三根導(dǎo)線構(gòu)成直流側(cè)回路，其中一根為低絕緣的中性線，另外兩根為正負(fù)兩極的極線。這種系統(tǒng)構(gòu)成相當(dāng)于兩個(gè)可獨(dú)立運(yùn)行的單極金屬回線系統(tǒng)，共用一根低絕緣的金屬返回線。當(dāng)一極發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)轉(zhuǎn)為單極金屬回線方式運(yùn)行；當(dāng)換流站的一個(gè)極發(fā)生故障需要退出工作時(shí)，可首先自動(dòng)轉(zhuǎn)為單極金屬回線方式，然后還可轉(zhuǎn)為單極雙導(dǎo)線并聯(lián)金屬回線方式運(yùn)行，運(yùn)行方式可靠靈活。但是該接線方式線路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。背靠背流統(tǒng)它實(shí)際上是無(wú)直流線路的直流系統(tǒng)，常用以實(shí)現(xiàn)不同頻率或相同頻率交流系統(tǒng)之間的非同步聯(lián)系，也叫非同步聯(lián)絡(luò)站，見(jiàn)。在背靠背換流站內(nèi)，整流器和逆變器的直流側(cè)通過(guò)平波電抗器相連，構(gòu)成直流側(cè)的閉環(huán)回路；而其交流側(cè)則分別與各自的-XVIII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文被聯(lián)電網(wǎng)相連，從而形成兩個(gè)電網(wǎng)的非同步聯(lián)網(wǎng)。本文所建立的仿真模型的構(gòu)成方式為雙極兩端中性點(diǎn)接地方式，模型形式見(jiàn)-4。圖背靠背直流輸電系統(tǒng)3.2高壓流輸電的基本構(gòu)與工作原高壓直輸系進(jìn)結(jié)與作理高壓直流輸電包括整流側(cè)、直流輸電線路和逆變側(cè)三部分，主要設(shè)備有換流變壓器換器濾器無(wú)功補(bǔ)平電抗器?；窘Y(jié)構(gòu)如3-4所示。

直流輸電線路

交流系統(tǒng)

交流系統(tǒng)I整流側(cè)

逆變側(cè)圖3-4高直流輸電系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)交流系統(tǒng)I出的交流電在整流側(cè)通過(guò)整流器轉(zhuǎn)換為直流電輸電線路將直流電輸送至逆變側(cè)，逆變側(cè)通過(guò)逆變器將直流電再次轉(zhuǎn)換為交流電，送至交流系統(tǒng)II完成交流．直流．交流轉(zhuǎn)換。整流器和逆變器統(tǒng)稱(chēng)為換流器，換流器通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)角來(lái)改變換流器內(nèi)晶閘管的導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài)實(shí)現(xiàn)交直流轉(zhuǎn)換，當(dāng)觸發(fā)角小于時(shí)換流器運(yùn)行于整流狀態(tài)，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，當(dāng)觸發(fā)角大于時(shí)換流器運(yùn)行于逆變狀態(tài)，將直流電轉(zhuǎn)換為交流電。圖中整流側(cè)和逆變側(cè)分別包括換流變壓器l，換流器平波電抗器及控制系統(tǒng)部分。換流變壓器1為流器供所需換相電壓以實(shí)現(xiàn)脈動(dòng)電流，并起到交直流系統(tǒng)相互絕緣隔離、限制故障電流以及對(duì)雷電沖擊過(guò)電壓波起緩沖抑制的作用。換流變壓器是實(shí)現(xiàn)交直流電網(wǎng)互聯(lián)及直流輸電的重要設(shè)備，它的運(yùn)行性能對(duì)交直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要作用。整流側(cè)和逆變側(cè)的控制系統(tǒng)是高壓直流輸電系統(tǒng)的核心部分，控制系統(tǒng)對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要作用，控制系統(tǒng)通過(guò)控制換流器及換流變壓器實(shí)現(xiàn)預(yù)期的輸送功率或直流電壓。系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)-XIX-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文控制系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整換流器觸發(fā)角以及換流變壓器的輸出電壓保證高壓直流輸電系統(tǒng)的安全運(yùn)行及故障后快速恢復(fù)。高壓直流輸電控制系統(tǒng)對(duì)高壓直流輸電系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行具有重要作用，是高壓直流輸電系統(tǒng)仿真建模的重要研究?jī)?nèi)容。基于晶管動(dòng)流元換流站HVDC電系統(tǒng)的核心部分所示為一個(gè)基于晶閘管閥脈動(dòng)換流單元的基本結(jié)構(gòu)，主要包括以下幾個(gè)部分：平波抗器

直流路/電纜交流線

直流波器換流壓器無(wú)功補(bǔ)償

交流濾波器圖基于晶閘管的脈換流單元基本結(jié)構(gòu)（1）換流變壓器：將送端交流系統(tǒng)電壓變?yōu)檎鳂蛩枰碾妷海瑢⒛孀兤鬏敵龅碾妷鹤優(yōu)槭芏私涣飨到y(tǒng)所需要的電壓。（2）換流器：由晶閘管組成，用于整流或逆變。換流器一般采用三相橋式有單、雙橋兩類(lèi))電路，每橋有6個(gè)橋臂6脈沖換流器)，如天生橋一廣州500kVHVDC系統(tǒng)晶閘管塊的額定電壓為8用7個(gè)塊串聯(lián)組成閥體。（3）平波電抗器：減小直流電壓、電流的波動(dòng)，受擾時(shí)抑制直流電流的上升速度。（4）濾波器：交流側(cè)濾波器一般裝在換流變壓器的交流側(cè)母線上，主要作用是抑制換流器產(chǎn)生的注入交流系統(tǒng)的諧波電流，同時(shí)部分補(bǔ)償換流器吸收的無(wú)功功率。直流側(cè)濾波器一般并聯(lián)接于直流極線上，主要作用是抑制換流器產(chǎn)生的注人直流線路的諧波電流。脈動(dòng)換流單元是由兩個(gè)交流側(cè)電壓相位相差的動(dòng)換流單元在直流側(cè)串聯(lián)而在交流側(cè)并聯(lián)所組成脈動(dòng)換流單元可以采用雙繞組換流變壓器或三繞組換流變壓器，為了得到換流變壓器閥側(cè)繞組的電壓相位差，其閥側(cè)繞組的接線方式，必須一個(gè)-XX-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文為星形接線另一個(gè)為三角形接線換流壓器可以選擇三相結(jié)構(gòu)單結(jié)構(gòu)因此，對(duì)于一脈動(dòng)換流單元的換流變壓器有四種選擇方案三相三繞組變壓器；臺(tái)三相雙繞組變壓器臺(tái)單相三繞組變壓器臺(tái)單相雙繞組變壓器。12動(dòng)換流器在交流側(cè)和直流側(cè)分別產(chǎn)1次和12k次的特征諧波此交流側(cè)和直流側(cè)只需分別配次和2k次的濾波器而可簡(jiǎn)化濾波裝置小占地面積，降低換流站造價(jià)。這是選擇2動(dòng)換流單元作為基本換流單元的主要原因。對(duì)于2動(dòng)換流單元除圖上所示的主要設(shè)備外，還有相應(yīng)的交直流避雷器和交直流開(kāi)關(guān)以及測(cè)量設(shè)備等。-XXI-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文第4章壓直流電仿模型的立與結(jié)分析4.1高壓流輸電仿真模的建立在M／環(huán)下，利用電力系統(tǒng)模塊systemblock，中仿真模塊對(duì)HVDC系及控制器建立仿真模型。這里用12脈晶閘管變換器實(shí)現(xiàn)對(duì)HVDC統(tǒng)的建模，模型如-1所示。圖高直流輸電仿真模型圖kVMV·AHz的流系統(tǒng)EM通l000直流輸電線路與345、000MV·AHz的交流系統(tǒng)相連。兩個(gè)交流系統(tǒng)相角均為

，基頻為50Hz，帶有次波。兩個(gè)變換器通過(guò)的路和0.5H的平波電抗器連接起來(lái)，兩個(gè)斷路器模塊分別用來(lái)模擬整流器直流側(cè)故障和逆變器交流側(cè)故障[線路的數(shù)直流輸電線路的參數(shù)如下：線路電阻：0.015km；線路電感L；線路電容C14.4nF；線路長(zhǎng)度km；交流系統(tǒng)EM側(cè)交流輸電線路參數(shù)如下：線路電阻R26.07；線路電感mH；交流系統(tǒng)EN側(cè)交流輸電線路參數(shù)如下：線路電阻6.025；-XXII-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文線路電感13.96；平波電抗器的電感：H。整流環(huán)簡(jiǎn)雙擊圖4-1中“整流環(huán)（系統(tǒng)如圖4-2所示其中，變換器變壓器使用三相三繞組變壓器模塊，接線方式為Y0-Y-形聯(lián)接，變換器變壓器的抽頭用一次繞組典雅的倍整流器選器選0.96）來(lái)表示。圖整流環(huán)節(jié)子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)雙擊圖4-2中“整流環(huán)（統(tǒng)打開(kāi)后如圖所示。圖中，整流器是用兩個(gè)通用橋模塊串聯(lián)而成的脈沖變換器。圖4-3整器子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整流器的控制和保護(hù)由“整流器控制和保護(hù)（系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。逆變環(huán)簡(jiǎn)

RectifierControl“逆變環(huán)節(jié)（Inverter系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和“整流環(huán)節(jié)”子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相似，-XXIII-

/哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文/不再贅述逆變器的控制和保護(hù)逆變器控制和保（InverterControland系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。濾波器系簡(jiǎn)為了抑制交流側(cè)分量，在交流側(cè)并聯(lián)了交流濾波器。交流濾波器為交流諧波電流提供低阻抗并聯(lián)通路頻流濾波器還向整流器提供無(wú)功圖中的“濾波器（ACfilters”子系統(tǒng)，如圖4-4所?？梢?jiàn)，交流濾波器電路由Mvar的功補(bǔ)償設(shè)備高值的11次和13次調(diào)諧濾波器低值Q=3)的高通濾波器(諧波以)組成。圖交濾波器子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)4.2仿真果分析基于圖4-1所示的模型別系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)流線路故障變相接地故障和a兩相接地故障的情況進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如下。穩(wěn)態(tài)系波仿真后的電壓和電流波形如圖4-5所。up壓電

-10.40.8時(shí)間/-XXIV-

1.41.62

/////哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文/////up流電gd角遲延發(fā)觸

-1-1

0.40.8時(shí)間/0.40.8

1.41.621.41.62時(shí)間/圖穩(wěn)仿真直流側(cè)波形圖中表直流側(cè)路電壓，和，別表示直流側(cè)路流實(shí)參考電流，均為標(biāo)幺值，為流器的觸發(fā)延遲角。見(jiàn)，系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一時(shí)間后夠穩(wěn)定運(yùn)行。穩(wěn)態(tài)后，直流電壓為，流電流為。直流線故打開(kāi)直流側(cè)斷路器模塊，使其在時(shí)通時(shí)斷開(kāi)，接地時(shí)間為0.1s整流側(cè)相關(guān)波形，逆變側(cè)交流電壓和電流波形分別如圖4-64-7所。up壓電

-時(shí)間

1.6up流電

-時(shí)間

1.6gd角遲延發(fā)觸

-0.8時(shí)間-XXV-

1.82

////哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文圖直流線路故障時(shí)整流側(cè)波////壓電

1.50.5-0.5-0.81時(shí)間/

2）AVM（流電

20100-10-2000.81時(shí)間s

1.82圖直線路故障時(shí)交流部分波形可見(jiàn)，故障時(shí)直流側(cè)電流激增到，流側(cè)電壓降到值通過(guò)VDCOL子系統(tǒng)的調(diào)制考電流下降到此故障發(fā)生后流側(cè)仍有電流流通t=0.77s時(shí)觸延遲角被強(qiáng)設(shè)為流器運(yùn)行在逆變狀態(tài)流線電變負(fù)，將線路上的能量反送人交流系統(tǒng)，導(dǎo)致故障電流在過(guò)零點(diǎn)時(shí)快速熄滅t=0.82s時(shí)，解除觸發(fā)延遲角的強(qiáng)制值，額定直流電壓和電流在0.5s后復(fù)正常。逆變側(cè)相地障以a相接地故障為例，取消直流側(cè)斷路器導(dǎo)通動(dòng)作，使逆變器斷路器.7s時(shí)通，0.8s時(shí)斷開(kāi)，接地時(shí)間為0.1s。逆變側(cè)的相關(guān)波形如圖所示。up壓電0.8時(shí)間

1.8u1p流電-10.40.8時(shí)間/

1.41.62-XXVI-

//)01/哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文//)01/gd角遲延發(fā)觸

0.8

1.8時(shí)間圖相接地故障波形可見(jiàn)，故障導(dǎo)致直流電壓和直流電流出現(xiàn)了振蕩，故障開(kāi)始時(shí)，逆變器兩個(gè)閥進(jìn)行換相時(shí)，因預(yù)計(jì)關(guān)斷的關(guān)斷后，在反向電壓期間未能恢復(fù)阻斷能力，當(dāng)加在該閥上的電壓為正時(shí)，又重新導(dǎo)通，即出現(xiàn)了換相失敗現(xiàn)象，直流電流激增到2。t=0.8s時(shí)清除故障VDCOL將考電流調(diào)節(jié)到，0.35s后統(tǒng)恢復(fù)。逆變側(cè)相地障以a、相接地故障為例，打開(kāi)斷路器模塊，使其在0.7s時(shí)通，0.8s時(shí)斷開(kāi)，整流側(cè)交流電壓和電流波形如圖所。0.5壓電

時(shí)間/AVM0（流電

-10-20-30-40-50

時(shí)間/圖逆?zhèn)冉涣鞑糠植ㄐ慰梢?jiàn)，兩相接地故障使整流側(cè)交流電壓和電流發(fā)生了一定的擾動(dòng)，交流電流的波動(dòng)頻率和幅度比較大。故障時(shí)，交流電流值迅速增加，之后逐漸下降為，故障清除后經(jīng)過(guò)小幅度波動(dòng)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。同樣，交流電壓值在故障時(shí)有所增加，但增加的幅度要小一些，故障清除后也能夠恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。-XXVII-

//e/哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文//e/逆變側(cè)相路障兩相和三相故障可以使用PSB元件庫(kù)里的三相故障發(fā)生器來(lái)模擬三相故障發(fā)生器如圖所示：壓電

圖三相故障發(fā)生器模型以a、相短路為例，仿真時(shí)間設(shè)為0.6-0.7s相關(guān)波形如圖所。-10.20.81時(shí)間/

1.2流電

0.8時(shí)間/

g角遲延發(fā)觸

0.8時(shí)間/圖4-11整流側(cè)相關(guān)波形

故障發(fā)生后變電流在激增到2.1p.u.壓跌為在，線路電壓跌落-整流側(cè)線路電流則激增到線由于直流線路兩端沒(méi)有裝-XXVIII-

//哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文//設(shè)直流濾波器使障期間直流線路電壓、電流有很大的諧波分量。直流電壓0.63s時(shí)VDCOL開(kāi)運(yùn)作把考電流降為。同時(shí)整流側(cè)把觸發(fā)角增大到，逆變側(cè)把觸發(fā)角降低為，最小熄弧角降低為。此后直流電壓開(kāi)始回升。故障清除后，在電和電流首次恢復(fù)正常，再過(guò)2s系統(tǒng)恢復(fù)正常。逆變側(cè)相路障接入三相短路故障發(fā)生器，將故障類(lèi)型設(shè)置為三相短路，故障時(shí)間設(shè)為，波形如圖4-12所。壓電0.20.61時(shí)間

1.4up流電-時(shí)間/s

1.21.4gd

2001000

01

1.2時(shí)間/圖4-12三短路時(shí)整流側(cè)相關(guān)波形當(dāng)逆變側(cè)變壓器交流側(cè)三相對(duì)地發(fā)生故障時(shí)整流器側(cè)和逆變側(cè)的直流線路電壓、電流和考電流、觸發(fā)延遲角等各參數(shù)仿真結(jié)果見(jiàn)圖4-10。故障發(fā)生后，逆變側(cè)交流A、、C三相電壓均為，流電壓迅速下降，線路電流則激增到2p.u.線路由于直流線路兩端沒(méi)有裝設(shè)直流濾波器,使障期間直流線路電壓、電流有很大的諧波分量。直流電壓時(shí)VDCOL開(kāi)運(yùn),把考電流降為0.3p.u.，時(shí)把觸發(fā)角增大到。障清除后，即在0.7s時(shí)，電壓反向，變-，直流線路電流則為，再過(guò)內(nèi)系統(tǒng)恢復(fù)正常。-XXIX-

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文結(jié)論本設(shè)計(jì)是高壓直流輸電系統(tǒng)正常運(yùn)行及故障仿真分析設(shè)計(jì)中將高壓直流輸電運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的部分故障用軟進(jìn)行仿真分析。與交流輸電相比，由于高壓直流輸電具有經(jīng)濟(jì)性好，控制性好，互聯(lián)性好，適用于兩個(gè)不同率的系統(tǒng)互聯(lián)，能夠遠(yuǎn)距離大功率輸電等優(yōu)點(diǎn)，這些都決定高壓直流輸電在將來(lái)的輸電系統(tǒng)中將著舉足輕重的作用。直流輸電換流站由基本換流單元組成，基本換流單元是在換流站內(nèi)允許獨(dú)立運(yùn)行，進(jìn)行換流換流系統(tǒng)，主要由換流變壓器、換流器、相應(yīng)的濾波器和平波電抗器以及控制保護(hù)裝置等組成。前工程上所采用的基本換流單元主要有6脈換流單元和12脈動(dòng)流單元兩種。在高壓直流輸電系統(tǒng)中，為了完成將交流電轉(zhuǎn)換直流電或?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為交流電的變換，并到電力系統(tǒng)對(duì)安全穩(wěn)定及電能質(zhì)量的要求，換流站中應(yīng)該包括的主要設(shè)備或設(shè)施有：換流閥、換變壓器、平波電抗器、交流開(kāi)關(guān)設(shè)備、交流濾波器和交流無(wú)功補(bǔ)償裝置、直流開(kāi)關(guān)設(shè)備、直流濾器、控制和保護(hù)以及遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)等。直流輸電系統(tǒng)主要由兩端換流站和直流線路所組成，換流站內(nèi)主要有換流器、直流開(kāi)工場(chǎng)合流開(kāi)關(guān)場(chǎng)中的一次設(shè)備，以及控制保護(hù)二次設(shè)備。此外，影響直流系統(tǒng)運(yùn)行的還有與兩端換流站連的交流系統(tǒng)。不同區(qū)域的設(shè)備故障，有其自己的特點(diǎn)，對(duì)直流系統(tǒng)的影響有所不同。本文中對(duì)中幾個(gè)比較有代表性的故障在MATLAB中行了仿分析。由于本人知識(shí)有限，論文中難免有一些錯(cuò)誤和不足，深望各位老師和領(lǐng)導(dǎo)以及同學(xué)批評(píng)指正

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文致謝本次畢業(yè)設(shè)計(jì)論文是在我的指導(dǎo)老師付敏老師的親切關(guān)懷和細(xì)心指導(dǎo)下完成的課的選擇到論文的最終完成，付老師始終都對(duì)學(xué)術(shù)問(wèn)題指導(dǎo)細(xì)致入微，給予了大量的指導(dǎo)和修改意見(jiàn)，付師開(kāi)闊的視野，積極向上的生活和工作態(tài)度激勵(lì)我努力的學(xué)習(xí)和生活，在此向付老師致以誠(chéng)摯的意和崇高的敬意。在此，我還要感謝那些在本次設(shè)計(jì)完成過(guò)程當(dāng)中給予我無(wú)私幫助的那些同學(xué)們。正是由于你的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本文的順利完成。感謝我的母——哈爾理工大學(xué)，是她培養(yǎng)了我，并在就要離她進(jìn)入會(huì)之際了我這么好的一次鍛煉的機(jī)會(huì)。并對(duì)在百忙中參加答辯及評(píng)閱的老師表示感謝。在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬師長(zhǎng)同朋給了無(wú)言的幫助在里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝!最我還要向一直支持關(guān)默默奉獻(xiàn)的家人表示感謝，謝謝你們!

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文參考獻(xiàn)1周樂(lè)榮．高壓直流輸電的現(xiàn)狀與發(fā)展．[M]．廣東電力，1997劉亞．特高壓直流輸電理論[M]中國(guó)電力出版社趙君．高壓直流輸電工程技.二版[M]．中國(guó)電力出版社，2011李源．高壓直流輸電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制[M]．科學(xué)技術(shù)出版2004楊萍．高壓直流輸電與柔性交流輸電[M]．中國(guó)電力出版社2010洪剛．電力電子、電機(jī)控制系統(tǒng)的建模和仿真[M]機(jī)械工業(yè)出版社林生，胡良珍，嚴(yán)朗威編著．高壓直流輸電[M]上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社孟萍，高嬿．電力系統(tǒng)分析[M]高等教育出版社2004.2（重?。╉n曉，文俊，徐永海．高壓直流輸電原理與運(yùn)行[M]機(jī)械工業(yè)出版社李源．高壓直流輸電系統(tǒng)[M]．科學(xué)出版社，于群，曹娜MATLAB/Simulink電系統(tǒng)建模與仿真[M]機(jī)械工業(yè)出版社2011：王潔，任震．高壓直流輸電技術(shù)[M]．慶大學(xué)出版社，楊，陳鴻煜．高壓直流輸電系統(tǒng)換相失敗的仿真研究[J]Vo1.34NO.2.Feb.2008王安，黃俊HVDC-VSC輸系統(tǒng)運(yùn)行與控制的研究[M]機(jī)械工業(yè)出版社周榮．高壓直流輸電的現(xiàn)狀與發(fā)展[M]廣東電力戴杰主編．直流輸電基礎(chǔ)[M]．北京：水利電力出版社1990E.Imal,M.Bagriyanik,P.Ali-Zada,K.Rajdabl．AFACTSTechniqueforConvertingACinto．[M]IEEEFARUQUEMYYVDetailedModelingofCIGREPSCAD／and／．IEEEonPowerDelivery,2006

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文附錄AInfluenceofWindGenerationonSystemsJaneAustenKurt（KeyControlSimulationofGenerationEquipmentsDistrict，New，States）Windpowerandhasthebeingtoasformoflarge-scalewhichinfluencespowersystems.pownotdesignedspecificallytoaccommodatethistypeofgeneration,ermstheproblemsencounteredthedevelopersofpowergenerationprojectsandbyutilitygridswithintegratefarmsThereactivepowerflow,voltage,systemstability,poweshort-circuitfrequencyandprotectionduecharacteristicshigh-capacity,dynamicandstochasticofwindpowerhandlearerecommendedordertoaccommodatepowerinpowersystems.Words:power；powersystem；wind．IntroductionThererenewablethefutureofelectricityGenerationonfossilfuelsisnotpowerisrapidly.Oncontrary,muchattentionpromisingresource.Ithapotentialbenefitsinandreducingtheirreplaceablefuelreserveswhenthedemandforhasbeenduethethgrowthoftheeconomyinmostpartsoftheworld.Windmorewinofistheone.During2006,theworld’sinstalledwindcapacit74091in

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文Therearenotechnical,economicorresourcebarrierstosupplyingoftheworld’selectricitneedswithwindpowerandthechallengingbackdropofaprojectedtwoofelectricityThereporttooltheracetogasemissionsaselectricityfromatotalofGWofwindpowerby2020willsave10771of[1].windpowersystemshaveofhighcapacity,systemreliability.WhileprovidingcleanforfarmswillalsopowerWithexpansionpowergenerationofwindinpowerthinfluencewillthetechnicalforcountermeasurestoovercomeshouldbeproposed.Accordingtotheissuesmentionedabove,paperdiscussesingeneralthewhichareencounteredthedevelopersofwindpowerbywhenwithprojectswindtosystems.characteristicsofhigh-capacitydynamicperformanceofwindandpowershort-circuitsystemreserve,Afterthat,countermeasurestotheseproblemsinordepowergenerationinpower．situationofwindpowergenerationreportofGlobalWindEnergyCouncilwithhighesttotacapacityareGermany621MW),Spain(11615MW),USA(11603MW),MW(3136Thirteencountriesthecannowamongwith1000capacity,withthisthresholdin2006.Fig.1topcumulativecapacityofworlduntilDecember,2006[2].ChinastartedwindpowerveryItsteppedintothestageofcommercializescaleonly1990s.AccumulatednewlyinstalledovertheinFig.2.Thesingle-unitcapacityincreased100kW,200kW,kWtokW,750kW,and1500kW

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文110cumulativeinstalledworlduntil2Accumulativeandnewly-addedcapacitypowerinChinadoubledtotalcapacityby347windenergyin2006,a70%fromlast’sfigure.ThisbringsChinato2MWcapacitlargestmarketwide.theChinesehasgrownsubstantiallygrowthiexpectedtocontinueandup.Accordingtothelistapprovedprojectsunder500willbeinstalledin2007.Thegoalforwindpowerinby[3].．windtheviewoftheoftheresourceofoutputsinofwindspeedsThewindhighlyvariable,bothtemporally.Furthermorethivariabilityoveraveryrangeofbothinspaceandtime.Thewindspeedcontinuouslyfunctionofandheight.timeofwinpresentedinFig.3spectrum[4].Theturbulentcausedbygustsintheminutediurnaldependswindvariationssynopti

哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文cycles.Fig.3spectrumfarmBrookhavenbasedonworkbyvanderpowersystemthepeakmayaffectpowerqualityofpowegeneration.turbulencesonpowerqualityturbinetechnologywindforinstance,mayabsorbshort-termpowerbyimmediatestorageofinrotatingmassesofwindturbinepoweoutputissmootherfixed-speedwindDiurnalandpeaks,however,maybalancingpowerinwhichwindforecastsasignificantrole.issueiswindThewinduphubshouldbecalculatewindoutput.Anumberofmeasurementsofwindshowwindspeedsmildinyear;probabilities0and25m/sarconsiderable;mostoftheaveragespeedstheWeibulldistribution[5]

iformula(1).vwindspeed;kisshapeparameter;cscaleTherelationshipwindPwwindupheightcanbeexpressedapproximatelyasthecurveofwindturbine’soutputsvs.windspeedasubsectioasformula(2).

COR哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文CORwindspeed;Vwindspeed;Vratedwindspeed.．InfluenceofwindpowersystemsHighpenetrationofwindpowerpowersystemsfacesfundamentaltechnicallimitswithlarge-scalefarmstoofpowergenerationpowerpowervoltage,systemandinfrastructuretotheofhigh-capacity,dynamicstochasticwindpoweritthegirdinthefollowingwayhasbedetail:（1）ReactivePowerWindisakindofandstochasticpowerwillcomplicateBecausemanyfarmsbuiltfarawayfromloadincapturemorewindalwayssomeobstacleofwindSomeordistributionanelectricalover-loadedtheadditionalwindpowergenerationitshouldbetransmissionwillnotover-loadedBothandshouldbebegeneratednotonlyatbutnetwork,becompensated[6]

Tbabilisticforwindpowegeneration.modelisontheformula(1).constraintsareprobabilisticexpectedvaluesofparameters,suchandbecomputed.（2）Regulation.hasidentifieditspointatwhichgridbeSmallwindcanconnectatlo