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(jì)及設(shè)備制造的國產(chǎn)化，對(duì)增強(qiáng)我國在直流輸電核心技術(shù)領(lǐng)域的實(shí)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(duì)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(shí)，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(shí)直流輸電控制器的動(dòng)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(dòng)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(duì)可行域進(jìn)行不同步長的劃分，在得到的樣本集中尋找對(duì)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(shí)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(diǎn)，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(duì)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(duì)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(shí)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(yàn)證了參數(shù)選擇優(yōu)化方法的合理性。 (4)對(duì)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(duì)地電容等因素對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)直流側(cè)濾波效果的影響，并對(duì)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(shí)，換相電容最