直流輸電系統(tǒng)主回路和控制器參數(shù)優(yōu)化選擇研究.pdf

1、直流工程設(shè)計及設(shè)備制造的國產(chǎn)化，對增強(qiáng)我國在直流輸電核心技術(shù)領(lǐng)域的實力具有重要意義。本文在直流輸電系統(tǒng)主回路及控制器參數(shù)優(yōu)化選擇等方面進(jìn)行了相關(guān)研究。主要內(nèi)容如下： (1)研究了典型直流輸電系統(tǒng)的暫態(tài)響應(yīng)特性。分析了直流輸電系統(tǒng)主要控制環(huán)節(jié)的功能，以及各控制環(huán)節(jié)之間的控制配合關(guān)系。按照直流線路的不同類型，對分別采用架空線、電纜的直流輸電系統(tǒng)模型、以及背靠背直流輸電系統(tǒng)模型，仿真比較了各種故障下的暫態(tài)響應(yīng)特性。特別研究了交流側(cè)發(fā)生

2、故障時，直流輸電系統(tǒng)的換相失敗及其恢復(fù)過程，以及直流線路短路時直流輸電控制器的動作特性和直流線路的過電流水平。 (2)提出了一種基于系統(tǒng)穩(wěn)定性及動態(tài)性能準(zhǔn)則的具有全局最優(yōu)特性的HVDC控制器PI參數(shù)優(yōu)化方法——參數(shù)可行域劃分優(yōu)化方法。以定電流控制為例，根據(jù)控制系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)，建立了滿足系統(tǒng)穩(wěn)定性的PI參數(shù)可行域；對可行域進(jìn)行不同步長的劃分，在得到的樣本集中尋找對應(yīng)由綜合性能指標(biāo)ITAE(integral of time mul

3、tiplied by the absolute value of error)表征的目標(biāo)函數(shù)為最小時的一組PI樣本，作為控制器PI參數(shù)的最優(yōu)值。采用上述參數(shù)可行域劃分優(yōu)化方法得出的控制器具有良好的魯棒性。這種方法克服了常規(guī)數(shù)學(xué)優(yōu)化方法只能得到局部最優(yōu)解的缺點，也避免了以往工程中采用試湊法進(jìn)行PI參數(shù)調(diào)節(jié)的盲目性。 (3)對直流輸電主回路參數(shù)的優(yōu)化選擇進(jìn)行了初步研究。首先，通過分析換流變壓器短路阻抗對換流閥浪涌電流水平、換流器消耗

4、的無功功率、以及換流站總費(fèi)用等因素的影響，得出可根據(jù)換流閥的浪涌電流水平來優(yōu)化短路阻抗的結(jié)論。其次，通過分析平波電抗器電感值的主要制約因素，指出用于初步選擇電感值的綜合公式；引入了電流斜率系數(shù)S<,i>，并分析了S<,i>用于表征系統(tǒng)故障時平波電抗器抑制故障電流上升的效果。最后，以葛南直流輸電工程為例，驗證了參數(shù)選擇優(yōu)化方法的合理性。 (4)對直流側(cè)濾波系統(tǒng)抑制諧波的效果、以及直流濾波器的參數(shù)優(yōu)化進(jìn)行了分析研究。指出了用于衡量直

5、流線路諧波水平的標(biāo)準(zhǔn)，分析了平波電抗器布置方式、雜散電容、中性母線對地電容等因素對直流線路諧波水平的影響關(guān)系；揭示了直流線路等效干擾電流隨中性母線對地電容值的變化規(guī)律，進(jìn)而提出了直流側(cè)濾波系統(tǒng)中中性母線對地電容的參數(shù)優(yōu)化選擇原則。分析了直流濾波器相關(guān)參數(shù)對直流側(cè)濾波效果的影響，并對直流濾波器的優(yōu)化進(jìn)行了初步探索。 (5)提出了HVDC系統(tǒng)采用CCC(Capacitor Commutated Converter)技術(shù)時，換相電容最