【正文】 36） 于是有， ）（ ?? c o sc o s2 0d ?? dUU （ 37） 昆明理工大學(xué) 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 17 頁 式（ 37）中， ??? ?? 。 換相角 ? 可用式（ 34）表示。 計(jì)及換相電抗 rL 后，當(dāng) V1 向 V3 換相時(shí)，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(huì)立即截止，這時(shí) V1 和 V3 將同時(shí)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(dòng)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(jì)（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(shí)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(jī)理 昆明理工大學(xué) 設(shè)計(jì)（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(hù)的影響打下基礎(chǔ)。 當(dāng)一極發(fā)生故障時(shí)，能用健全極繼續(xù)輸送功率，同時(shí)避免了大地和海水作為 回路， 這種運(yùn)行方式在減輕電磁干擾、防止腐蝕方面有優(yōu)點(diǎn)， 在日本被標(biāo)準(zhǔn)采用， 但經(jīng)濟(jì)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(diǎn)兩端接地方式； 將整流站和逆變站的中性點(diǎn)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(yuǎn)距離傳輸方面直流輸電比交流輸電具有更好的經(jīng)濟(jì)性。 HVDC 輸電系統(tǒng)可靠性得到大力改善，換流 站費(fèi)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(yùn)行中產(chǎn)生大量的諧波污染，諧波污染會(huì)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(jī)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(yán)重影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(jìn)行分期建設(shè)及擴(kuò)建，有利于發(fā)揮投資效益。 （ 3）直流輸 電的接入不會(huì)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(huì)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(gè)交流系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)容量的增加會(huì)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(diǎn) HVDC 輸電系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 根據(jù) HVDC 輸電系統(tǒng)的特點(diǎn)，在可比條件下哦其優(yōu)勢具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） HVDC 輸電系統(tǒng)在輸送相同功率時(shí)，線路造價(jià)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(diǎn)；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(shí)，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(jì)（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(fù)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(yán)格的要求，要求晶閘管元件具有耐壓高、載流能力大等特點(diǎn)，為了節(jié)省占地空間，通常將若干個(gè)元件組成一個(gè)組件 ，組件中除了若干個(gè)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(shí)，不影響其它極正常運(yùn)行。 昆明理工大學(xué) 設(shè)計(jì)（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(diǎn) HVDC 構(gòu)成 HVDC 系統(tǒng)基本原理如圖 21 所示，包括兩個(gè)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(shí)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(jìn)行仿真計(jì)算，比較分析了標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)與所建系統(tǒng)，從而驗(yàn)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(jì)（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(jī)理，總結(jié)了現(xiàn)有換相失敗故障診斷經(jīng)驗(yàn)，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(jìn)行了重點(diǎn)、深入的研究。 HVDC 輸電系統(tǒng)換相失敗的過程同時(shí)伴隨著直流電流和直流電壓的突變，僅僅通過時(shí)域或頻域分析方法難以識(shí)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(xiàng)目， ( 一 )。包括與 HVDC 相關(guān)技術(shù)的改進(jìn)，如自動(dòng)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(jìn)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(diǎn)問題及其對策，國家自然科學(xué)基金項(xiàng)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(yuǎn)、技術(shù)水平最先進(jìn)、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(gè)大區(qū)域電網(wǎng)之間的互聯(lián)，將會(huì)有更多的直流輸電工程投入使用，預(yù)計(jì)到 2020 年左右，我國將建成世界上罕見的跨區(qū)域和遠(yuǎn)距離傳輸巨大功率的超高壓交、直流混合輸電系統(tǒng)，其運(yùn)行復(fù)雜性和難度在國際上也是少見的。 1987 年底我國投運(yùn)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(yùn)，大大促進(jìn)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(shí)用價(jià)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(yùn)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(jì)，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(yuǎn)地區(qū)的大規(guī)模水電經(jīng)濟(jì)地輸送到東部的負(fù)荷中心。在 1989 年投運(yùn)了177。 目前， HVDC 因其技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的獨(dú)特優(yōu)勢，在遠(yuǎn)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(huì)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(yùn)行。從 1987 年首條直流輸電線路投運(yùn)至今，已有數(shù)十條線路相繼投產(chǎn)。可實(shí)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(yuǎn)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(fù)荷的分布極不均衡，這決定了我國需要采用高電壓、遠(yuǎn)距離 、大容量輸電線路進(jìn)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(shí)，線路造價(jià)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(gè)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(shí)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(jìn)行控制， HVDC 輸電系統(tǒng)通過控制晶閘管換流器可快速實(shí)現(xiàn)有功功率調(diào)節(jié)和實(shí)現(xiàn)潮流翻轉(zhuǎn)；因此 HVDC 輸電系統(tǒng)在高電壓、遠(yuǎn)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(jìn)程，自 1987 年自舟山直流輸電工程投入運(yùn)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(yùn)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(shí)現(xiàn)互聯(lián)，與 HVAC 輸電相比， HVDC 輸電在遠(yuǎn)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(dá)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(shí)直流輸電系統(tǒng)的換相失敗及其恢復(fù)過程，同時(shí)研究了直流線路短路時(shí)直流輸電控制器的動(dòng)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(jī)控制技術(shù)等高科技的發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)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(jìn)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(gè)故障診斷指標(biāo)作為辨識(shí)各種故障的判據(jù)，然后針對這兩個(gè)指標(biāo)分別設(shè)置 4 個(gè)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(yán)重影響影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 本文基于交直流電網(wǎng)仿真系統(tǒng)PSCAD/EMTDC 仿真平臺(tái)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(jìn)行 特高壓直流輸電 系統(tǒng)正常運(yùn)行及瞬時(shí)故障和穩(wěn)態(tài)變化的仿真驗(yàn)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(shí)期，目前世界上已有 60 多項(xiàng)直流輸電工程投入運(yùn)行，在遠(yuǎn)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)