【正文】 元件參數(shù)的準確性直接決定著該模型對直流輸電系統(tǒng)模擬的準確程度，本論文以云廣特高 壓直流輸電系統(tǒng)為研究對象，根據(jù)設計單位對云廣特高壓直流輸電工程的實際設計參數(shù)，建立云廣特高壓 直流輸電系統(tǒng)仿真元件模型，該模型完全反映云廣特高壓直流系統(tǒng)實際參數(shù)，具武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 25 有很高的可信度． 交流系統(tǒng)參數(shù) 云廣特高壓直流輸電系統(tǒng)整流側(cè)及逆變側(cè)交流系統(tǒng)參數(shù)如下：云南側(cè)楚雄換流站交流系 統(tǒng)遠期最大 短路電流約 A，短路容量約為 43191M，近期最大短路容量取值 18000～24000MVA，最小短路 電流 8～ 9ｋ A，最小短路容量 7275～ 8184MVA；廣東側(cè)穗東換流站交流系統(tǒng)最大短路電流 A，最大 短路容量約 48922MVA，最小短路電流 26KA，最小短路容量約 23642MVA［ 5－ 7］． 交流濾波器 楚雄換流站配置４大組交流濾波器，濾波器 4大組的分組方案如下： ACF1： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ HP3＋ 2179。 為了節(jié)省線路走廊，直流線路同塔并架在直流工程中也開始出現(xiàn)。 ㈠直流線路采用同塔架設后導線排列更加緊密，但各級導線間的耦合關系不會影響同塔直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運行。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，其中有 50次極Ⅱ線路故障導致極Ⅰ發(fā)生換相失敗。 800kvDC line 仿真研究 為分析同塔架設直流間的互相影響，在電磁暫態(tài)程序中建立起了云南、廣東直流系統(tǒng)詳細模型，直流控制與現(xiàn)場保持一致，模型主要參數(shù)見表 2，同塔線路塔桿結(jié)構(gòu)見圖 2，直流同塔線路按表 1參數(shù)建立。 計算模型和系統(tǒng)條件 按照圖 所示系統(tǒng)接線圖，采用 EMTDC 建立了同塔雙回直流輸電系統(tǒng)研究模型，詳細模擬了同塔雙回直流線路、 HVDC 換流器和換流變壓器和交 /直流濾波器等。以靜電感應為主，不接地端電壓武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 19 UP以電磁感應為主：兩端接地情況下，線路感應電流 I以電磁感應為主。這種由于導線間的感應效應耦合而產(chǎn)生的結(jié)果稱為電磁感應。 本章對同塔四回線的桿塔結(jié)構(gòu)及線路架設方案進行了研究，總結(jié)了同塔四回 線各序量特征及物 理意義， 為同塔四回線路的故障分析及繼電保護的研究提供 了理論基礎 . 極線之間的耦合 云南送電廣東同塔雙回直流輸電工程采用兩回177。因此，在有損情況下 一般將 長電感矩陣 []L 與長阻抗矩陣一起計算。與 模型不同的是 Semlyen 在時域?qū)?() IAe?? ?? 和 cZ 用 指數(shù)函數(shù)之和近似處理式230 的傅立葉逆變換。R 為線路單位長電 阻 ； 2/39。 在進行計算時，由于線路上的串聯(lián)電阻不能夠忽略，而并聯(lián)電導可以忽視，所以可以用幾個集中電阻來等值模擬線路，而其他部分則視作無損導線，經(jīng)驗表明這種模擬方法是合理的。 Y sh unt/2Z se rie sY sh unt/2 () 式中， R’、 L’、 C’是某一給定頻率下的單位長線路的電阻、電感、電容， l 是線路長。如圖 所示。我們通過磁通和磁通鏈來描述磁場。 在電力系統(tǒng)正常運行情況下，由于直流輸電線路上由于線路電壓 /電流穩(wěn)定不會產(chǎn)生感應電壓，但在線路遇到故障的情況下，由于極 線上的電壓發(fā)生劇烈波動，由于線路之間的容性耦合與感性耦合，將會在附近的極線與接地極線上產(chǎn)生感應電壓。 為了節(jié)省線路走廊，直流線路同塔并架在直流工程中也開始出現(xiàn)。具體的研究內(nèi)容： （ 1）研究直流輸電線路電磁暫態(tài)耦合的機理，建立輸電線路電磁耦合計算分析的數(shù)學模型。當任一線路發(fā)生故障時對其它三條線路的影響機制及分析方法，相關直流系統(tǒng)控制保護的響應特性等問題，目前都研究較少。 ② 電感耦合 任何 載流導體都會在周圍空間中產(chǎn)生磁場，若磁場是交變的，則會在周圍閉合電路中產(chǎn)生感應電勢。 長度為 L 的兩根導線與大地組成的多導體傳輸線，π型等效電路如下圖所示。另外，三峽右 —— 上海直流輸電工程和貴州 —— 廣東二回直流輸電工程的工程已經(jīng)進入實施階段。因此直流輸電技術必將以其在技術上和經(jīng)濟上的獨特優(yōu)勢，在遠距離大容量輸電和全國聯(lián)網(wǎng)兩個方面對我國電力工業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用。 正在建設的溪洛渡送電廣東同塔雙回直流工程中，兩回直流的線路即架設在同一個桿塔上。 本項目緊密結(jié)合南方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)運行實際，研究成果不僅對現(xiàn)有直流工程的安全可靠運行具有指導作用，而且對于在建的 直流工程具有重要的參考價值。云廣工程 在設計時并沒有考慮到線路之間存在如此大的電磁耦合關系，控制保護系統(tǒng)的設計也只是基于本極的電流電壓變化特性，并沒有考慮到對極故障對本極造成的干擾。提出一整套針對直流線路故障過程中電磁耦合機理和相關控制保護動作行的解決方案提出直流輸電線路電磁暫態(tài)耦合的機理，建立輸電線路電磁耦合計算分析的數(shù)學模型；建立考慮云廣工程實際參數(shù)的電磁暫態(tài)分析數(shù)學仿真模型進行驗證方法的可行性；本項目緊密結(jié)合南 方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)運行實際，研究成果不僅對現(xiàn)有直流工程的安全可靠運行具有指導作用，而且對于在建的直流工程具有重要的參考價值。自 1882年開創(chuàng)用直流輸電輸送電能的歷史以來，直流輸電在遠距離大容量輸電，海底電纜輸電和不同頻率聯(lián)網(wǎng)方面顯示了其獨特的優(yōu)點。通過仿真，分析同塔直流輸電線路故障時，極線間的電磁耦合特性。 EMTDC and RTDS based on the same tower and rack DC line fault process of electromagic coupling mechanism simulation studies, including the coupling between the polar and the Same Tower the IV same below the coupling between different lines in a tower. (3) establishing consider cloud wide engineering parameters electromagic transient analysis of mathematical simulation model. The simulation experiments reveal the inherent defects in the existing line mode of operation, preventive measures and solutions proposed under the new situation. Then the YunnanGuangdong DC, the Larix DC, Xiluodu power transmission Guangdong same tower DC project, on the basis of the a prehensive set of solutions for DC line fault electromagic coupling mechanism and control protection action line DC transmission line electromagic transient coupling mechanism, a mathematical model of the transmission line electromagic coupling analysis。 正在建設的溪洛渡送電廣東同塔雙回直流工程中，兩回直流的線路即架設在同一個桿塔上。 雷電流頻率范圍較大，且含有較多高次諧波，而設計階段直流線路對于線路耦合的研究只停留在低頻分量，而控制保護邏輯之間的配合也只是基于本極的電流電壓變武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)設計 2 化特性，并沒有考慮到對極故障對本極造成 的電磁耦合，特別是高頻電流的電磁耦合。直流輸電線路因為直流電流沒有頻率特性，針對含有較大高頻分量的雷電流造成的電磁耦合現(xiàn)象與交流輸電系統(tǒng)有很大區(qū)別，需要進行深入的研究。 1987 年自行研制設計的舟山直流輸電試驗工程投入運行， 1989 年葛洲壩 —— 南橋177。 研究方法與目的 技術方案 —— （ 耦合的數(shù)學模型 ） (1)、 從電磁場基本理論出發(fā)，研究同塔架設或平行架設直流輸電線路相互耦合的數(shù)學模型。 圖 架空輸電線路地線感應電壓感應電流 ATPDRAW 計算模型 (2)、計算分析同塔直流輸電線路 發(fā)生故障時，同回輸電線路不同極間、同塔不同回路間及不同塔平行架設的直流輸電線路間電磁耦合關系，研究干擾電壓、電流的特征。接在地網(wǎng)不同點的設備地電壓將不同，為了防止公共阻抗耦合，應使耦合阻抗（接地網(wǎng)阻抗）趨于零，則地電 位差也將趨于零，干擾電流將消失。 首先 特高壓直流極間線路之間存在一定程度的電磁耦合，這一耦合作用在雷電沖擊的情況下特別明顯，且影響到了另一極的穩(wěn)定運行。 （ 3）建立考慮云廣工程實際參數(shù)的電磁暫態(tài)分析數(shù)學仿真模型。這兩回直流四條直流輸電線路相互之間存在復雜的電磁耦合關系，既出現(xiàn)同一回直流的不同線路間，也包括不同回直流線路之間。由/C q U? 可知，相對于電位參考點，導體上有電容存在；當兩個導體或電介質(zhì)之間電位不同的時候，由 12/ / | |C q U q ??? ? ?可以定義兩個導體之間的電容。這兩個參數(shù)由線路的形狀 /尺寸與媒質(zhì)磁導率等物理參數(shù)決定，而與電流，磁通無關。 項次 直流線路 項次 直流線路 架空地線 型號 GJ100 導線 型號 4JL/G2A900/754/7 外徑 /mm 13 外徑 /mm 直流電阻 / 1km??? 直流電阻 / 1km??? 弧垂 /m 11 分裂間距 /mm 450 弧垂 /m 15 表 直流線路參數(shù) 桿塔 本文選用廣東省電力設計研究院規(guī)劃的 SZ27103 雙回路直線塔型進行建模計算，該塔型的具體尺寸如圖 所示，保護角為 5?。因此可以通過將多條短距離（線路距離用上面條件計算得到）的 ? 形電路串接 來對長線路進行模擬。如果不滿足這個條件，則必須縮短每個模型的長度即增加線路的段數(shù) 。L 和 39。不同于 Semlyen 模型， 近似 () IAe?? ?? 和 cZ 的方法是在頻域用有理函數(shù)進行近似計算 ，而且對 cZ 的近似 有理函數(shù)通過 RC? 網(wǎng)絡表達 ， 因此暫態(tài)計算很穩(wěn)定。 推導出用于近似計算互阻抗和自阻抗的公式： 0 24 ( )1l n l n 122 ij i jijij ijD De Y Y DejZdD?????? ? ? ?? ? ?? ? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? () 其中， De 透射深度，0geDe j??? ge 土壤電阻率（單位： m? ） 1200 .3 5 6 5 c o th ( 0 .7 7 7 )2 2ln2cciiiiCe e M r Mjh rrZrN?? ??????? ? ? ? ?????? ??? ? ??????? () 其中， 0cjM e??? 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 16 dcc RLe A?? A分裂導線的橫截面積（單位： 2m ） L導線長度（單位： m） CN 每束導線中分裂導線的數(shù)目 本章小結(jié) 本章的內(nèi)容主要是寫直流線路故障時的電磁偶和模型與分析方法通過對云廣直流的介紹我們引入了云廣直流 2021 年 和 2021 年 的兩次雙極相繼閉鎖事故中都是因為一極線路故障而引起了另一極電流電壓的波動從而使另一極保護動作，并最終導致雙極相繼閉鎖。每個177。 圖 線路斷面圖 線路斷面如圖 。不同負荷下變化曲線見圖 。 800KV 直流雙極額定容量 500 萬千瓦。 武漢大學珞珈學院本科畢業(yè)論文 22 線 額定直流 路 電壓 /KV 額定直流 A 額定功率 MW 直流線路 長度 /km 平波電抗 mH 換流變?nèi)? MVA 換 流 變 漏抗 /% 云南 177。此外研究發(fā)現(xiàn)，在極Ⅰ逆變器換相期間若發(fā)生極Ⅱ線路故障更容易導致極Ⅰ發(fā)生換相失敗，因此不是每次直流線路故障都會引起健全極發(fā)生 換相失敗，是否會引發(fā)健全極發(fā)生換相失敗與線路故障發(fā)生時刻有關，典型波形見圖 3 ㈢此外在研究模型中進行了極Ⅱ金屬回線廣東丟失單次脈沖試驗，仿真波形圖見，云南站也發(fā)生了換相失敗，仿真與現(xiàn)場波形基本一致。 ㈣同塔架設直流輸電系統(tǒng)濾波器變電站一極發(fā) 生脈沖丟失故障可能引起另外一回直流發(fā)生換相失敗，同塔直流線路機構(gòu)、同塔架設直流 2個逆變器間的電氣距離和交流系統(tǒng)強度是主要影響因素。 這兩回直流四條直流輸電線路相互之間存在復雜的電磁耦合關系，既出現(xiàn)同一回直流的不同線路間，也包括不同回直流線路之間。 SC； ACF 4： DT11／ 24＋ DT13／ 36＋ HP3＋ 2179。 110ｋ V＝ V 時，此時間段得到其在桿塔同側(cè)的三相線路的耦合干擾為 、 、 V。 電磁耦合機理仿真研究 同塔路線路由于其線路參數(shù)的改變，在線路運行過程中