交直流電力系統(tǒng)中重合時(shí)序問(wèn)題研究.pdf

1、隨著“西電東送，南北互供，全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的逐步實(shí)施，我國(guó)將形成世界上規(guī)模最大的遠(yuǎn)距離大容量特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)。交直流系統(tǒng)間的相互影響和相互作用異常復(fù)雜。為防止特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)在發(fā)生大擾動(dòng)時(shí)引發(fā)災(zāi)變事故，必須加強(qiáng)對(duì)其輸電可靠性、安全性和穩(wěn)定性的研究。
　　自動(dòng)重合閘裝置作為提高輸電可靠性和暫態(tài)穩(wěn)定性的有效措施之一，已取得廣泛應(yīng)用。但由實(shí)際電網(wǎng)的大量研究發(fā)現(xiàn)，自動(dòng)重合閘裝置在具體應(yīng)用過(guò)程中存在比較明顯的重合時(shí)序問(wèn)題。論文以重

2、合時(shí)序?qū)恢绷骰炻?lián)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、過(guò)電壓、直流換相與沖擊等的影響為脈絡(luò)，圍繞以下四個(gè)問(wèn)題展開了深入研究。
　　重合時(shí)序?qū)ο到y(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響。在單機(jī)無(wú)窮大交流系統(tǒng)中，探討三相重合時(shí)序?qū)簯B(tài)功角穩(wěn)定性的影響機(jī)理。構(gòu)造單機(jī)無(wú)窮大特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)，剖析單相重合時(shí)序?qū)λ挠绊憴C(jī)理?？紤]故障點(diǎn)位置變化，利用WARD等值和綜合阻抗矩陣法計(jì)算交流線路在發(fā)生故障至斷路器跳閘、重合于永久故障直到斷路器再次跳閘的整個(gè)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)與無(wú)窮大

3、系統(tǒng)間的轉(zhuǎn)移阻抗，推導(dǎo)出電磁功率的解析表達(dá)式，并分析相應(yīng)的功角變化特性。依據(jù)等面積法則，提出了重合時(shí)序整定策略及簡(jiǎn)化判據(jù)：讓轉(zhuǎn)移電抗較小的一側(cè)首先重合，可以提高電磁功率曲線幅值，減小發(fā)電機(jī)在搖擺過(guò)程中的加速面積和暫態(tài)不平衡能量。鑒于多機(jī)系統(tǒng)中求取轉(zhuǎn)移阻抗存在一定困難，提出了離線、準(zhǔn)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)重合時(shí)序整定策略。單機(jī)系統(tǒng)和規(guī)劃的2015年南方電網(wǎng)仿真結(jié)果表明，重合時(shí)序整定策略正確、有效。
　　重合時(shí)序?qū)簯B(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。為找尋重

4、合時(shí)序?qū)簯B(tài)電壓穩(wěn)定性的影響原因，考慮不同負(fù)荷模型，在單負(fù)荷無(wú)窮大系統(tǒng)中，推導(dǎo)出交流線路在發(fā)生三相短路至三相斷路器跳閘、三相重合于永久故障直到后加速三跳的整個(gè)過(guò)程中，負(fù)荷側(cè)母線電壓的解析表達(dá)式。針對(duì)單負(fù)荷無(wú)窮大特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)，考慮故障點(diǎn)位置變化，分別在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)負(fù)荷模型下，推導(dǎo)出交流線路發(fā)生單相短路、單相重合于永久故障時(shí)負(fù)荷側(cè)母線電壓的解析表達(dá)式。通過(guò)比較不同三相重合、單相重合時(shí)序下負(fù)荷側(cè)電壓發(fā)現(xiàn)，各種負(fù)荷模型下均存在若干個(gè)影

5、響重合時(shí)序的故障區(qū)段。根據(jù)計(jì)算出的故障區(qū)段，采取恰當(dāng)?shù)闹睾蠒r(shí)序，有利于提高系統(tǒng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。據(jù)此提出了暫態(tài)電壓穩(wěn)定視角下的離線、準(zhǔn)實(shí)時(shí)和超實(shí)時(shí)重合時(shí)序整定策略。單負(fù)荷無(wú)窮大系統(tǒng)和2010年南方電網(wǎng)的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了它的正確性和有效性。
　　重合時(shí)序?qū)祥l過(guò)電壓的影響。分別在無(wú)補(bǔ)償和兩端經(jīng)并聯(lián)電抗器補(bǔ)償?shù)?50kV輸電線路分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，對(duì)三相重合于瞬時(shí)、永久故障，單相重合于瞬時(shí)故障時(shí)的過(guò)電壓水平進(jìn)行詳細(xì)解析，剖析合閘過(guò)電壓

6、與系統(tǒng)容量、補(bǔ)償度、線路長(zhǎng)度、故障點(diǎn)位置等關(guān)鍵影響因素之間的關(guān)系，藉此從抑制合閘過(guò)電壓的角度提出了重合閘時(shí)序的整定策略。對(duì)于無(wú)補(bǔ)償線路，大電源、近故障點(diǎn)側(cè)首先重合，可減小三相重合閘過(guò)電壓；為降低單相重合過(guò)電壓峰值，應(yīng)由大電源側(cè)首先重合。對(duì)于兩端經(jīng)并聯(lián)電抗器補(bǔ)償?shù)木€路，補(bǔ)償度存在臨界值。當(dāng)補(bǔ)償度小于該臨界值時(shí)，應(yīng)由大電源、近故障點(diǎn)側(cè)首先重合以降低三相重合閘過(guò)電壓；反之，重合順序相反。大電源側(cè)首先重合可抑制單相重合過(guò)電壓。
　　換流站

7、近端交流線路重合閘投入時(shí)序?qū)χ绷飨到y(tǒng)的影響。在交直流混聯(lián)系統(tǒng)模型中探討其影響機(jī)理。交流線路上任一點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，求解一側(cè)重合后的換流母線電壓，通過(guò)比較合于永久故障時(shí)兩種重合時(shí)序下?lián)Q流母線電壓的大小，得到了影響重合時(shí)序的臨界故障距離。進(jìn)而剖析換流變分別為Y0/Y和Y0/D接線時(shí)網(wǎng)側(cè)、閥側(cè)換相電壓間的關(guān)系，解析直流系統(tǒng)在不同控制模式下直流電壓、直流功率、關(guān)斷角等運(yùn)行變量與換流母線電壓間的變化關(guān)系，發(fā)現(xiàn)：換流站近端線路故障時(shí)，由使換流母