【正文】 36） 于是有， ）（ ?? c o sc o s2 0d ?? dUU （ 37） 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 17 頁 式（ 37）中， ??? ?? 。 換相角 ? 可用式（ 34）表示。 計及換相電抗 rL 后，當(dāng) V1 向 V3 換相時，由于電感的續(xù)流作用，即使觸發(fā)脈沖已經(jīng)到來， V1 也不會立即截止，這時 V1 和 V3 將同時處于導(dǎo)通狀態(tài)，持續(xù)一定角度 ? 后， V1 截止 V3 導(dǎo)通，換相過程結(jié)束，其余閥換相過程類似。39。 ?cos039。 6 脈動整流器的理想空載直流電壓可用式 (31)表示。 C3 C5 ae 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 15 頁 ae be ce 1c 圖 32 換相過程電壓波形圖 圖 32 示出了換相過程電壓波形圖，圖中，在 c1 時刻后 ,a 相電壓最高 ,換流閥 VV3 和 V5 中的閥 V1 導(dǎo)通， b 相電壓最低，閥 V6 處于導(dǎo)通狀態(tài)，輸出的直流電壓為 ba eee ??ab 。 第三章 分析線路 故障和換相失敗的機理 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 14 頁 本章介紹了高壓直流系統(tǒng)中換流器的換相過程以及換相失敗故障，包括引起換相失敗故障的具體原因，隨后介紹了換流器的控制模式，為后面分析換相失敗故障對交流系統(tǒng)保護的影響打下基礎(chǔ)。 當(dāng)一極發(fā)生故障時，能用健全極繼續(xù)輸送功率，同時避免了大地和海水作為 回路， 這種運行方式在減輕電磁干擾、防止腐蝕方面有優(yōu)點， 在日本被標(biāo)準(zhǔn)采用， 但經(jīng)濟上增 加了一定的投資。葛上直流就是采用這種方式。 2 、 雙極線路方式； A、 雙極兩線中性點兩端接地方式； 將整流站和逆變站的中性點均接地，兩極對地電壓分別為 +V 和 V。這種方 式避免了電流從地中或海水中流過，又把某一導(dǎo)線的電壓限位到 0。應(yīng)注意：接地板的材料， 埋設(shè)方式和對地下埋設(shè)物的腐蝕以及對地下通訊線路， 航海羅盤的影 響等問題。在遠距離傳輸方面直流輸電比交流輸電具有更好的經(jīng)濟性。 HVDC 輸電系統(tǒng)可靠性得到大力改善，換流 站費用逐步降低，換流技術(shù)日趨成熟，控制裝置的復(fù)雜性也逐步得到解決，這些都為 HVDC 輸電技術(shù)廣泛地應(yīng)用于電力系統(tǒng)提供了條件。 （ 3）換流設(shè)備在運行中產(chǎn)生大量的諧波污染，諧波污染會在直流側(cè)和交流側(cè)產(chǎn)生諧波電壓和諧波電流，使發(fā)電機和電容器組設(shè)備發(fā)熱、導(dǎo)致?lián)Q流器控制裝置工作不穩(wěn)定、造成通信系統(tǒng)干擾，嚴重影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，為防止諧波污染需加裝濾波裝置。 （ 5） HVDC 輸電系統(tǒng)可方便進行分期建設(shè)及擴建，有利于發(fā)揮投資效益。 （ 3）直流輸 電的接入不會增加交流系統(tǒng)的短路容量，直流輸電系統(tǒng)不傳送短路功率，系統(tǒng)定電流控制可快速把短路電流限制在額定電流之內(nèi)，這種隔離作用是系統(tǒng)不會增減短路容量，從而避免更換更大容量的開關(guān)設(shè)備；而交流輸電系統(tǒng)線路連接兩個交流系統(tǒng)時，系統(tǒng)容量的增加會增大系統(tǒng)短路電流，有可能超過原有的斷路器的短路容量，引發(fā)設(shè)備的更換。 HVDC 輸電系統(tǒng)優(yōu)缺點 HVDC 輸電系統(tǒng)優(yōu)點 根據(jù) HVDC 輸電系統(tǒng)的特點，在可比條件下哦其優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾個方面： （ 1） HVDC 輸電系統(tǒng)在輸送相同功率時，線路造價低，此外， HVDC 輸電系統(tǒng)對線路走廊、鐵塔高度和占地面積等方面均比交流輸電系統(tǒng)具有優(yōu)勢，按同電壓 500KV考慮，一條 KV500? 直流輸電線路的走廊為 40 米，一條 500kv 交流輸電線路的走廊約為 50 米，但是一條同電壓的直流輸電線路輸送容量約為交流輸電線路的 2 倍，直流輸電的線路走廊，其傳輸效率約為交流線路的 2 倍甚至更多一點；線路有功損耗小，在輸電損耗方面高壓直流輸電系統(tǒng)將比交流輸電系統(tǒng)少，同時，直流線路沒有感抗和容抗，因此線路上就沒有無功損耗；在電暈損耗方面，直流架空輸電線路平均電暈損 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 11 頁 耗比交流輸電系統(tǒng)少。 換流裝置是直流輸電系統(tǒng)的核心，一般由晶閘管組成，擔(dān)負著整流與逆變的功能；高壓直流輸電系統(tǒng)中對晶閘管元件有著嚴格的要求，要求晶閘管元件具有耐壓高、載流能力大等特點，為了節(jié)省占地空間，通常將若干個元件組成一個組件 ，組件中除了若干個串聯(lián)的可控硅元件外，還包括循環(huán)冷卻系統(tǒng)、散熱器、均勻阻尼電路、元件觸發(fā)控制電路等。雙極接線方式有兩根不同極性的導(dǎo)線，可具有大地回路或者中性線回路，當(dāng)一極故障時，不影響其它極正常運行。 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 9 頁 第二章 高壓直流輸電基本原理 HVDC 的構(gòu)成及特點 HVDC 構(gòu)成 HVDC 系統(tǒng)基本原理如圖 21 所示，包括兩個換流站（整流站和逆變站）和直流輸電線路，換流站中主要裝有換流器，實現(xiàn)交流電與直流電的相互轉(zhuǎn)換。在新建的 HVDC 系統(tǒng)中進行仿真計算，比較分析了標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與所建系統(tǒng)，從而驗證了所建仿真模型的準(zhǔn)確性。 二、 搭建基于 PSCAD/EMTDC 的換相失敗仿真模型，通過 PSCAD/EMTDC 仿真軟件分析換相失敗發(fā)生過程。 昆明理工大學(xué) 設(shè)計（論文）專用紙 第 8 頁 本文所要做的工作 本文深入分析了換相失敗發(fā)生機理，總結(jié)了現(xiàn)有換相失敗故障診斷經(jīng)驗，針對高壓直流輸電系統(tǒng)中發(fā)生的換相失敗故障的暫態(tài)過程，本論文進行了重點、深入的研究。 HVDC 輸電系統(tǒng)換相失敗的過程同時伴隨著直流電流和直流電壓的突變，僅僅通過時域或頻域分析方法難以識別出引發(fā)換相失敗的故障原因。 溪落渡、向家壩水電站純直流輸電方案重大技術(shù)問題研究，國家電力公司戰(zhàn)略規(guī)劃部委托項目， ( 一 )。包括與 HVDC 相關(guān)技術(shù)的改進，如自動可調(diào)交流濾波器 與有源直流濾波器，戶外閥技術(shù)、串聯(lián)電容器的換流器技術(shù) (CCC)、深埋接地極技術(shù)及多端直流技術(shù)等以及 HVDC 先進控制技術(shù)等方面的研究； 輸電與聯(lián)網(wǎng)中的多直流落點問題及其對策，國家自然科學(xué)基金項目，批準(zhǔn) 號50277034( 一 )。800kV 直流系統(tǒng)和直流線路成功升壓至 800kV，這標(biāo)志著世界上輸送容量最大、送電距離最遠、技術(shù)水平最先進、電壓等級最高的 HVDC 工程全線帶電成功，此外 ,錦屏 華東 800kV 直流輸電工程也列入了十一五規(guī)劃中，隨著我國西電東送力度的加大和全國幾個大區(qū)域電網(wǎng)之間的互聯(lián)，將會有更多的直流輸電工程投入使用，預(yù)計到 2020 年左右，我國將建成世界上罕見的跨區(qū)域和遠距離傳輸巨大功率的超高壓交、直流混合輸電系統(tǒng)，其運行復(fù)雜性和難度在國際上也是少見的。 1987 年底我國投運了自行建成的舟山 100kV 海底電纜直流輸電工程，隨后葛洲壩 上海 500kV!1200MW 的大功率直流輸電投運，大大促進了我國 HVDC 水平的提高。 世界范圍內(nèi)， 1882 年德國建成第一條額定電壓等級 的高壓直流線路，雖然該工程由于功耗太大無實用價值，但它開創(chuàng)了利用直流輸送電能的歷史， 1954 年第一條商業(yè)化 運作的高壓直流輸電線路成功應(yīng)用在瑞典大陸和哥特蘭島之間，該系統(tǒng)采用汞弧閥，額定輸送功率為 20MW、線路為 90km 的水下電纜， 1972 年加拿大投產(chǎn)了伊爾河直流輸電工程，形成新布朗斯威克省到魁北克省之間的背靠背聯(lián)絡(luò)線，該系統(tǒng)首次采用晶閘管換流器，額定功率 320MW，電壓等級為 270kV，隨著晶閘管的制造水平的不斷提高和成本的不斷下降， HVDC 工程的發(fā)展速度變得迅速，工程規(guī)模也越來越大。 800kV 直流輸電工程；它始于云南省祿豐縣（楚雄換流站），落于廣東珠江三角洲東部的增城市（穗東換流站），架空線路為雙極設(shè)計，輸送容量為 5000MW；云廣177。 800kV 電壓等級高壓直流輸電系統(tǒng)，以將處于西部邊遠地區(qū)的大規(guī)模水電經(jīng)濟地輸送到東部的負荷中心。在 1989 年投運了177。 目前， HVDC 因其技術(shù)和經(jīng)濟上的獨特優(yōu)勢，在遠距離大容量輸電和大區(qū)域聯(lián)網(wǎng)方面取得了十分廣泛的應(yīng)用。 1972 年，將加拿大魁北克和新布輪茲維克非同步連接起來的伊爾河背靠背直 流輸電工程首次全部采用了晶閘管閥，從此以后，新建的直流輸電工程都全部采用了晶閘管換流閥，直流輸電系統(tǒng)得到巨大發(fā)展。如果換相失敗后控制不當(dāng)，會引發(fā)連續(xù)換相失敗，最終導(dǎo)致直流功率中斷，影響電力系統(tǒng)的正常運行。從 1987 年首條直流輸電線路投運至今，已有數(shù)十條線路相繼投產(chǎn)。可實現(xiàn)大區(qū)域電網(wǎng)的異步互聯(lián)、可控程度高和線路充電功率較小等優(yōu)勢，是用于解決高電壓、大容量、遠距離送電和異步聯(lián)網(wǎng)的重要手段。 我國的水能、煤炭等資源額分布極其不平衡，發(fā)電能源資源的分布和用電負荷的分布極不均衡，這決定了我國需要采用高電壓、遠距離 、大容量輸電線路進行電力跨區(qū)域大規(guī)模輸送，采用 HVDC 輸電系統(tǒng)是解決這一問題的有效途徑； HVDC 輸電系統(tǒng)在輸送相同功率時，線路造價低， HVDC 輸電系統(tǒng)不受穩(wěn)定極限的限制，如果以直流線路連接兩個交流系統(tǒng)，由于直流線路沒有電抗，從而沒有穩(wěn)定極限問題，使得直流輸電不受輸電距離的限制； HVDC 輸電系統(tǒng)可實現(xiàn)對輸送功率大小和方向的快速控制和調(diào)節(jié)，直流聯(lián)網(wǎng)的輸送功率可按規(guī)定和需求進行控制， HVDC 輸電系統(tǒng)通過控制晶閘管換流器可快速實現(xiàn)有功功率調(diào)節(jié)和實現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)；因此 HVDC 輸電系統(tǒng)在高電壓、遠距離、大容量輸電工程中得到 了廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 在我國， HVDC 輸電技術(shù)的發(fā)展，加速了區(qū) 域電網(wǎng)互聯(lián)和全國聯(lián)網(wǎng)的進程，自 1987 年自舟山直流輸電工程投入運行以來，已有葛洲壩一南橋、天生橋一廣州、三峽一常州、三峽一廣東、貴州一廣東、嶸泅直流輸電、靈寶背靠背直流輸電工程相繼投入運行、此外三峽一上海、貴州一廣東第二回等工程正在緊張建設(shè)之中，由于我國能源分布和電力消耗的地區(qū)分布不平衡，“西電東送”成為我國電網(wǎng)規(guī)劃和發(fā)展的重要舉措，今后我國的電網(wǎng)將主要分為三大塊，即北部電網(wǎng) (北通道 )、中部電網(wǎng) (中通道 )和南部電網(wǎng) (南通道 )，而今后聯(lián)網(wǎng)主要采用高壓直流或高壓交流 (HVAC）實現(xiàn)互聯(lián)，與 HVAC 輸電相比， HVDC 輸電在遠距離、大功率輸電方面更具有優(yōu)勢，如果采用直流高壓 (UHVDC)技術(shù)，輸送容量還可以更大，能達到現(xiàn)有高壓交流輸送功率的 6~8倍。 世界范圍內(nèi)，高壓直流輸電技術(shù)從上世紀(jì) 50 年代在電力系統(tǒng)中開始應(yīng)用， 1954年 HVDC 輸電首次商業(yè)性成功地應(yīng)用于瑞典大陸與哥特蘭島之間的輸電線路，這套系統(tǒng)采用 汞弧閥，通過 90 公里的水下電纜供給 20MW 的功率，從此高壓直流輸電得到了穩(wěn)步發(fā)展。特別研究了交流系統(tǒng)故障時直流輸電系統(tǒng)的換相失敗及其恢復(fù)過程，同時研究了直流線路短路時直流輸電控制器的動作特性和直流線路的過電流水平。特別是在 20 世紀(jì) 80 年代以后，大功率電力電子技術(shù)及微機控制技術(shù)等高科技的發(fā)展，進一步促進了直流輸電技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展。 將小波變換應(yīng)用于高壓直流輸電 (HVDC)系統(tǒng)換相失敗的故障診斷中，基于多尺度分析分別對不同故障情況下的直流電流進行 分解，并利用尺度能量和尺度熵這兩種小波處理方法提取故障特征，分別定義兩個故障診斷指標(biāo)作為辨識各種故障的判據(jù)，然后針對這兩個指標(biāo)分別設(shè)置 4 個閾值以診斷直流線路故障和換相失敗故障。換相失敗故障的準(zhǔn)確快速診斷是對換相失敗采取有效控制措施的前提。換相失敗是 HVDC 輸電系統(tǒng)常見的故障之一，嚴重影響影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 本文基于交直流電網(wǎng)仿真系統(tǒng)PSCAD/EMTDC 仿真平臺建立高壓直流輸電 次系統(tǒng)仿真模型 ， 基于 次系統(tǒng)仿真模型和 特高壓直流輸電 基本控制原理 ， 在分析 特高壓直流輸電 控制系統(tǒng)中重要控制環(huán)節(jié)換流器觸發(fā)控制及換流變壓器分接頭控制的基礎(chǔ)上建立控制系統(tǒng)仿真模型 ， 并針對建立的系統(tǒng)仿真模型和控制系統(tǒng)仿真模型分別進行 特高壓直流輸電 系統(tǒng)正常運行及瞬時故障和穩(wěn)態(tài)變化的仿真驗證 。 直流輸電技術(shù)從 20 世紀(jì) 50 年代在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用以來，至今經(jīng)歷了汞弧閥換流 和晶閘管換流時期，目前世界上已有 60 多項直流輸電工程投入運行，在遠距離大容量輸電、海底電纜和地下電纜輸電以及電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)工程中得到較大的發(fā)展。包括整流側(cè)