【正文】 元件參數(shù)的準(zhǔn)確性直接決定著該模型對(duì)直流輸電系統(tǒng)模擬的準(zhǔn)確程度，本論文以云廣特高 壓直流輸電系統(tǒng)為研究對(duì)象，根據(jù)設(shè)計(jì)單位對(duì)云廣特高壓直流輸電工程的實(shí)際設(shè)計(jì)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(shí)際參數(shù)，具武漢大學(xué)珞珈學(xué)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(yuǎn)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(kāi)始出現(xiàn)。 ㈠直流線路采用同塔架設(shè)后導(dǎo)線排列更加緊密，但各級(jí)導(dǎo)線間的耦合關(guān)系不會(huì)影響同塔直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其中有 50次極Ⅱ線路故障導(dǎo)致極Ⅰ發(fā)生換相失敗。 800kvDC line 仿真研究 為分析同塔架設(shè)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(xì)模型，直流控制與現(xiàn)場(chǎng)保持一致，模型主要參數(shù)見(jiàn)表 2，同塔線路塔桿結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖 2，直流同塔線路按表 1參數(shù)建立。 計(jì)算模型和系統(tǒng)條件 按照?qǐng)D 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(xì)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(yīng)為主，不接地端電壓武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 19 UP以電磁感應(yīng)為主：兩端接地情況下，線路感應(yīng)電流 I以電磁感應(yīng)為主。這種由于導(dǎo)線間的感應(yīng)效應(yīng)耦合而產(chǎn)生的結(jié)果稱(chēng)為電磁感應(yīng)。 本章對(duì)同塔四回線的桿塔結(jié)構(gòu)及線路架設(shè)方案進(jìn)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(hù)的研究提供 了理論基礎(chǔ) . 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(zhǎng)電感矩陣 []L 與長(zhǎng)阻抗矩陣一起計(jì)算。與 模型不同的是 Semlyen 在時(shí)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(zhǎng)電 阻 ； 2/39。 在進(jìn)行計(jì)算時(shí)，由于線路上的串聯(lián)電阻不能夠忽略，而并聯(lián)電導(dǎo)可以忽視，所以可以用幾個(gè)集中電阻來(lái)等值模擬線路，而其他部分則視作無(wú)損導(dǎo)線，經(jīng)驗(yàn)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(zhǎng)線路的電阻、電感、電容， l 是線路長(zhǎng)。如圖 所示。我們通過(guò)磁通和磁通鏈來(lái)描述磁場(chǎng)。 在電力系統(tǒng)正常運(yùn)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(huì)產(chǎn)生感應(yīng)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(dòng)，由于線路之間的容性耦合與感性耦合，將會(huì)在附近的極線與接地極線上產(chǎn)生感應(yīng)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(kāi)始出現(xiàn)。具體的研究?jī)?nèi)容： （ 1）研究直流輸電線路電磁暫態(tài)耦合的機(jī)理，建立輸電線路電磁耦合計(jì)算分析的數(shù)學(xué)模型。當(dāng)任一線路發(fā)生故障時(shí)對(duì)其它三條線路的影響機(jī)制及分析方法，相關(guān)直流系統(tǒng)控制保護(hù)的響應(yīng)特性等問(wèn)題，目前都研究較少。 ② 電感耦合 任何 載流導(dǎo)體都會(huì)在周?chē)臻g中產(chǎn)生磁場(chǎng)，若磁場(chǎng)是交變的，則會(huì)在周?chē)]合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。 長(zhǎng)度為 L 的兩根導(dǎo)線與大地組成的多導(dǎo)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(jìn)入實(shí)施階段。因此直流輸電技術(shù)必將以其在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)距離大容量輸電和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)兩個(gè)方面對(duì)我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展起到十分重要的作用。 正在建設(shè)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(shè)在同一個(gè)桿塔上。 本項(xiàng)目緊密結(jié)合南方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際，研究成果不僅對(duì)現(xiàn)有直流工程的安全可靠運(yùn)行具有指導(dǎo)作用，而且對(duì)于在建的 直流工程具有重要的參考價(jià)值。云廣工程 在設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)有考慮到線路之間存在如此大的電磁耦合關(guān)系，控制保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也只是基于本極的電流電壓變化特性，并沒(méi)有考慮到對(duì)極故障對(duì)本極造成的干擾。提出一整套針對(duì)直流線路故障過(guò)程中電磁耦合機(jī)理和相關(guān)控制保護(hù)動(dòng)作行的解決方案提出直流輸電線路電磁暫態(tài)耦合的機(jī)理，建立輸電線路電磁耦合計(jì)算分析的數(shù)學(xué)模型；建立考慮云廣工程實(shí)際參數(shù)的電磁暫態(tài)分析數(shù)學(xué)仿真模型進(jìn)行驗(yàn)證方法的可行性；本項(xiàng)目緊密結(jié)合南 方電網(wǎng)直流輸電系統(tǒng)運(yùn)行實(shí)際，研究成果不僅對(duì)現(xiàn)有直流工程的安全可靠運(yùn)行具有指導(dǎo)作用，而且對(duì)于在建的直流工程具有重要的參考價(jià)值。自 1882年開(kāi)創(chuàng)用直流輸電輸送電能的歷史以來(lái)，直流輸電在遠(yuǎn)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)仿真，分析同塔直流輸電線路故障時(shí)，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(shè)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(shè)在同一個(gè)桿塔上。 雷電流頻率范圍較大，且含有較多高次諧波，而設(shè)計(jì)階段直流線路對(duì)于線路耦合的研究只停留在低頻分量，而控制保護(hù)邏輯之間的配合也只是基于本極的電流電壓變武漢大學(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 化特性，并沒(méi)有考慮到對(duì)極故障對(duì)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?yàn)橹绷麟娏鳑](méi)有頻率特性，針對(duì)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(jìn)行深入的研究。 1987 年自行研制設(shè)計(jì)的舟山直流輸電試驗(yàn)工程投入運(yùn)行， 1989 年葛洲壩 —— 南橋177。 研究方法與目的 技術(shù)方案 —— （ 耦合的數(shù)學(xué)模型 ） (1)、 從電磁場(chǎng)基本理論出發(fā)，研究同塔架設(shè)或平行架設(shè)直流輸電線路相互耦合的數(shù)學(xué)模型。 圖 架空輸電線路地線感應(yīng)電壓感應(yīng)電流 ATPDRAW 計(jì)算模型 (2)、計(jì)算分析同塔直流輸電線路 發(fā)生故障時(shí)，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(shè)的直流輸電線路間電磁耦合關(guān)系，研究干擾電壓、電流的特征。接在地網(wǎng)不同點(diǎn)的設(shè)備地電壓將不同，為了防止公共阻抗耦合，應(yīng)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(yùn)行。 （ 3）建立考慮云廣工程實(shí)際參數(shù)的電磁暫態(tài)分析數(shù)學(xué)仿真模型。這兩回直流四條直流輸電線路相互之間存在復(fù)雜的電磁耦合關(guān)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(duì)于電位參考點(diǎn)，導(dǎo)體上有電容存在；當(dāng)兩個(gè)導(dǎo)體或電介質(zhì)之間電位不同的時(shí)候，由 12/ / | |C q U q ??? ? ?可以定義兩個(gè)導(dǎo)體之間的電容。這兩個(gè)參數(shù)由線路的形狀 /尺寸與媒質(zhì)磁導(dǎo)率等物理參數(shù)決定，而與電流，磁通無(wú)關(guān)。 項(xiàng)次 直流線路 項(xiàng)次 直流線路 架空地線 型號(hào) GJ100 導(dǎo)線 型號(hào) 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(shè)計(jì)研究院規(guī)劃的 SZ27103 雙回路直線塔型進(jìn)行建模計(jì)算，該塔型的具體尺寸如圖 所示，保護(hù)角為 5?。因此可以通過(guò)將多條短距離（線路距離用上面條件計(jì)算得到）的 ? 形電路串接 來(lái)對(duì)長(zhǎng)線路進(jìn)行模擬。如果不滿足這個(gè)條件，則必須縮短每個(gè)模型的長(zhǎng)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(jìn)行近似計(jì)算 ，而且對(duì) cZ 的近似 有理函數(shù)通過(guò) RC? 網(wǎng)絡(luò)表達(dá) ， 因此暫態(tài)計(jì)算很穩(wěn)定。 推導(dǎo)出用于近似計(jì)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(xué)珞珈學(xué)院本科畢業(yè)論文 16 dcc RLe A?? A分裂導(dǎo)線的橫截面積（單位： 2m ） L導(dǎo)線長(zhǎng)度（單位： m） CN 每束導(dǎo)線中分裂導(dǎo)線的數(shù)目 本章小結(jié) 本章的內(nèi)容主要是寫(xiě)直流線路故障時(shí)的電磁偶和模型與分析方法通過(guò)對(duì)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?yàn)橐粯O線路故障而引起了另一極電流電壓的波動(dòng)從而使另一極保護(hù)動(dòng)作，并最終導(dǎo)致雙極相繼閉鎖。每個(gè)177。 圖 線路斷面圖 線路斷面如圖 。不同負(fù)荷下變化曲線見(jiàn)圖 。 800KV 直流雙極額定容量 500 萬(wàn)千瓦。 武漢大學(xué)珞珈學(xué)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(zhǎng)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(dǎo)致極Ⅰ發(fā)生換相失敗，因此不是每次直流線路故障都會(huì)引起健全極發(fā)生 換相失敗，是否會(huì)引發(fā)健全極發(fā)生換相失敗與線路故障發(fā)生時(shí)刻有關(guān)，典型波形見(jiàn)圖 3 ㈢此外在研究模型中進(jìn)行了極Ⅱ金屬回線廣東丟失單次脈沖試驗(yàn)，仿真波形圖見(jiàn)，云南站也發(fā)生了換相失敗，仿真與現(xiàn)場(chǎng)波形基本一致。 ㈣同塔架設(shè)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(jī)構(gòu)、同塔架設(shè)直流 2個(gè)逆變器間的電氣距離和交流系統(tǒng)強(qiáng)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(fù)雜的電磁耦合關(guān)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(shí)，此時(shí)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(jī)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(yùn)行過(guò)程中