【正文】 的 HVDC 工程。小波 分析分析方法能有效地提取直流電流和直流電壓故障信號的暫態(tài)特征，在非平穩(wěn)信號的處理方面具有較大的優(yōu)勢。 圖 21 高壓直流輸電系統(tǒng)示意圖 目前 HVDC 直流輸電大多采用兩端輸電系統(tǒng)接線方式分單極接線方式、雙極接線方式、“背靠背 。高壓直流輸電系統(tǒng)的定電流控制。 具體如圖 21所示，工作原理：有交流電力系統(tǒng) I 送出交流功率給整流站的交流木锨，經(jīng)換流變壓器 1，送到整流器，把交流功率轉(zhuǎn)換成直流功率，然后由直流線路把直流功率輸送給逆變站內(nèi)的逆變器，逆變器姜直流功率變換成交流功率，再經(jīng)換流變壓器 2送入受端的交流電力系統(tǒng)Ⅱ。 B、 雙極兩線中性點單端接地方式； 這種運行方式在整流側(cè)或逆變側(cè)中性點單端接地。 lUU ? (31) 式 (31)中， lU 為閥側(cè)繞組空載線電壓有效值。 ? = ?? ? ??????? ?ldUIX22c osa rc os （ 34） 逆變器狀 態(tài)運行 如果不計換相角 ? ,co s00d39。當 baU 過零點之后，閥 1 的電流將會增加，此時閥 3 向閥 1 倒換相，閥 3 電流將會減小，最終為零，因而閥 3 關斷。故障過程中逆變器反電壓下降歷時大約 ?240 ，上 述過程為一次換相失敗。 換相失敗定義及原因 換相失敗的定義 高壓直流輸電系統(tǒng)包括換流器、直流輸電線路和換流站的交流部分，其中任何一部分發(fā)生故障 ，都會影響整個直流輸電系統(tǒng)的運行，換相失敗是逆變器最常見的故障，在每一個單橋中，當處于同一半橋中的兩個橋臂之間的換相結(jié)束后，剛退出運行的閥在反向電壓作用的一段時間內(nèi)，如果未能恢復正向阻斷能力，或者在反向電壓期間換相過程一直未能進行完畢，在閥電壓轉(zhuǎn)變?yōu)檎驎r，該閥將會不觸發(fā)而再次導通，與剛觸發(fā)導通的閥發(fā)生反換相，這個過程就是換相失敗。換流母線電壓的下降、超前觸發(fā)角的減小以及直流電流和換相電抗的增大都會使關斷角減小，容易導致?lián)Q相失敗；通過調(diào)整換流變壓器分接頭可以避免靜態(tài)時關斷角過小，使逆變器的關斷角保持在一定的范圍內(nèi)，從而減少換相失敗的發(fā)生機會；當逆變側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時， 交流線電壓的過零點將會移動，當過零點前移時，關斷角會變小，容易發(fā)生換相失敗；等間隔觸發(fā)脈沖控制方式不直接依賴于同步電壓，能獨立地產(chǎn)生等相位間隔觸發(fā)信號，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，與分相觸發(fā)脈沖控制方式相比，它能減少換相失敗的發(fā)生；交流系統(tǒng)的頻譜影響故障后換相電壓的波形，從而影響逆變器的換相。在兩次連續(xù)換相失敗中， 除了有較大的故障電流外，由于閥 1 和閥 2 連續(xù)導通長達基波的一個周期左右，直流電流流經(jīng)換流變壓器，將造成換流變壓器的直流偏磁。如果沒有故障控制，仍按原來次序觸發(fā)的話，則在 P4 時刻閥 2 和閥 4 開始換相，這時由于閥 1 和閥 4 同時導通，造成了直流側(cè)短路。圖 34 中，i1和 i3分別為閥 1和閥 3中的電流， )co s(co s2 tI s ?? ? 是換相電流曲線， abba UUU ?? 。這一角度 ? 稱為換相角，是換流器運行中的一個重要參數(shù)。到 c 2 時刻， c 相電壓最低，此時閥 V2 導通而 V6 截止，輸出電壓為 caac ee ??e 。正常運行時， 接地點之間沒有電流通過。高壓直流輸電系統(tǒng)主要應用于遠距離大容量輸電系統(tǒng)、海底電纜輸電系統(tǒng)、不同頻率的兩個交流系統(tǒng)聯(lián)絡等場合。 （ 2） 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；高壓直流輸電系統(tǒng)本身具有調(diào)制功能，換流站采用的是快速可控的功率器件 晶閘管，可方便、快捷、靈活、準確的實現(xiàn)有功潮流的增減和雙向傳送，向交流系統(tǒng)提供功率，頻率及電壓支持。 三、分析研究樣本訓練及換相失敗故障診斷具體方法與步驟，分析高壓直流輸電系統(tǒng)換相失敗故障診斷啟動判據(jù)。 三峽一廣東直流輸電工程直流系統(tǒng)對通信干擾的評估，北京網(wǎng)聯(lián)直流輸電工程有限責任咨詢公司委托項目， ( 一 )。到目前為此，全世界共有上百項直流輸電工程投入運行，其中大部分電壓等級超過 400kV，最高電壓等級達 800kv。隨著電力電子技術和控制技術的進步，將進一步推動高壓直流輸電技術的發(fā)展。到目前為止，全世界已成功投運 HVDC 工程達上百項，隨著電力需求的不斷增長，將會有越來越多的 HVDC 工程投運。 由于水平有限，查閱參考資料又有許多局限性，論文中存在缺點和錯誤在所難免，請批評指正。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 摘 要 高壓直流輸電（ HVDC）技術因其技術和經(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用。 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 第 2 頁 第一章 緒 論 高壓直流輸電技術的發(fā)展 目前，直流輸電因其技術和經(jīng)濟上的獨特優(yōu)勢，在遠距離大容量輸電和大區(qū)聯(lián)網(wǎng)兩方面已得到了十分廣泛的應用。我國發(fā)電用水能和煤炭資源的分布與用電負荷的分布極不均衡，資源較豐富的多為西部地區(qū)，而負荷中心在東部沿海地區(qū)，決定了能源和 電力跨區(qū)大規(guī)模流動的必然性。我國從 20 世紀 50 年 代開始從事高壓直流輸電技術研究， 60 年代在中國電力科學研究院建成國內(nèi)第一個晶閘管閥模擬裝置，并與 1977 年改造成一條 31kV 直流輸電實驗線路，供 HVDC 系統(tǒng)研究。目前， 中國、美國、加拿大、巴西、新西蘭、法國、德國、英國、俄羅斯、丹麥、意大利、挪威、瑞典、芬蘭、日本、印度、菲律賓、泰國、南非等國家都已建成或正在建設 HVDC 工程，還有不少國家也 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 第 6 頁 在規(guī)劃 HVDC 工程。 西電東送與全國聯(lián)網(wǎng)中的重大技術問題研究，中國電力咨詢集團公司委托項目( 一 )。 四、 針對以下多種故障類型，仿真計算了 HVDC的換相失敗。當系統(tǒng)發(fā)生故障或受到擾動時，可根據(jù)系統(tǒng)要求快速做出反應，有利于提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性。 高壓直流輸電原理與分類 高壓直流輸電 簡單講就是利用換流站將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，再以直流電的形式進行傳 輸?shù)囊环N電流傳輸方式。 由于兩側(cè)變壓器的阻抗和換流器控制角的不平衡，總有不平衡 電流流過 。在 c3 時刻后， b 相電壓最高，閥 V1 向 V3 換相，輸出電壓為 cbbc eee ?? 。此時換流器輸出的直流電壓由式 (33)表示。 閥 1 向閥 3 換相的時候，當閥 3 被觸發(fā)導通以后換相開始。在 C1~C2 間隔內(nèi)，閥 5 承受反向電壓，因此觸發(fā)不能使其導通，閥 1仍導通。此外，由于交流電壓被加到直流回路上，有可能在線路電容與電感元件之間造成基波頻率的諧振過電壓。 換相失敗的危害 一次換相失敗對 HVDC 系統(tǒng)影響不大，且在大多情況下是可以自愈的，但當發(fā)生 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 。這種故障稱為兩次不連續(xù)換相失敗。如果閥 1 和閥 3 再次換相時不再次發(fā)生換相失敗的故障，就能自動恢復正常運行。在 baU 改變方向前（即 ?180 時刻），閥 1 的電流在 baU 未能減少到零，所以不能完成關斷。 換相角 ? 可用式（ 34）表示。 6 脈動整流器的理想空載直流電壓可用式 (31)表示。葛上直流就是采用這種方式。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。 （ 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設備；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)設備的更換。 昆明理工大學 設計（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。 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。 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。在 1989 年投運了177。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)。 世界范圍內(nèi)，高壓直流輸電技術從上世紀 50 年代在電力系統(tǒng)中開始應用， 1954年 HVDC 輸電首次商業(yè)性成功地應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。換相失敗故障的準確快速診斷是對換相失敗采取有效控制措施的前提。包括整流側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生三相故障和單相故障、逆變側(cè)交流系統(tǒng)發(fā)生三相故障和單相故障，以及直流線路發(fā)生短路故障時交直流輸電系統(tǒng)相關電氣量的變化及其控制器的響應特性。 高壓直流 (High Voltage Direct Current, HVDC)與交流輸電相比，具有線路投資較 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 第 4 頁 低、運行靈活多變、不受電力系統(tǒng)同步運行穩(wěn)定性的限制。進入 21 世紀，傳統(tǒng)的直流輸電系統(tǒng)作為成熟 昆明理工大學 設計（論文）專用紙 第 5 頁 的技術在包括中國、印度、馬來西亞、阿拉伯地區(qū)、澳洲等國家和地區(qū)得到快速發(fā)展。 800kV 特高壓直流輸電工程采用雙 12 脈動閥組串聯(lián)接線方式，該接線方式使其運行方式更加多樣化，換流器采用 400kV+400kV 的電壓分配方案，送電距離約 1418km，主回路接線方案采用典型的雙極兩端中性點接地的高壓直流輸電系統(tǒng)。 供用電網(wǎng)絡中的諧波擴散分析和諧波狀態(tài)估計，浙江省自然科學基金項目( 一 )等； 近年來我國在高壓直流輸電方面從事的重大 工程應用研究項目有 748： 向廣東送電 1000 萬千瓦系統(tǒng)電氣計算穩(wěn)定水平校核，國家電力公司戰(zhàn)略規(guī)劃部委托項目， ( 一 )。 （ 2）通過仿真對比驗證了所建仿真模型的正確性。 平波電抗器可以在直流線路發(fā)生短路時有效抑制短路電流的上升速度，防止繼發(fā)性換相失敗的發(fā)生；平波電抗器在系統(tǒng)小電流時起 到保持電流連續(xù)的作用，在正常運行時可有效減少直流電流諧波；平波電抗器的選取原則為：減少直流側(cè)交流脈動分量、小電流時保持電流的連續(xù)性、直流短路時抑制電流的上升速度。 （ 7）以大地或者海水作為回路時會對沿途的金屬構(gòu)件、金屬管道等產(chǎn)生腐蝕。 這種方式大多用于無法采用大地或海水作為回路，以及雙極方式的過度方案 。 整流器不可控時的換相過程 假設換相電抗 0?rL ，換流閥均不可控，換流閥通態(tài)壓降和斷態(tài)漏電流均忽略不計 , ae ， be ， ce 為工頻正弦電壓。00d ??? ddd UUU 換流閥不具備導通條件。還規(guī)定從閥關斷到閥上 電壓由負變正的過零點之間的時間用 ? 表示，它稱為逆變器的關斷角。到 A 時刻，倒 換相結(jié)束，閥 3 關斷。如果在下一個周期中閥 3 和閥 4 不再發(fā)生換相失敗，則將自行恢復正常運行。使直流諧波加劇，同時使直流 短路電流上升更多。 換相失敗是發(fā)生在 HVDC 逆變側(cè)最常見的一種故障，在換流器中兩個換流閥換相結(jié)束后，剛退出運行的閥在反向電壓作用的一段時間內(nèi)，未能恢復阻斷能力，在閥電壓變?yōu)檎龝r，該閥在沒有觸發(fā)脈沖的情況下，也會重新導通，導致?lián)Q相失敗。實際上，由于直流電抗器的電感為有限值，線路上存在電容，整流器定電流調(diào)節(jié)裝置有延時等原因，直流電流有個增大的過程。 然而閥 4 開始導通，因為閥 1 依然導通，故形成 a 相的上下兩個橋臂同時導通，致使逆變器的直流側(cè)發(fā)生短路。計及換相角 ? 后，輸出的直流電壓如式 (35)所示。計