交直流電力系統(tǒng)中重合時序問題研究.pdf

1、隨著“西電東送，南北互供，全國聯(lián)網(wǎng)”戰(zhàn)略的逐步實施，我國將形成世界上規(guī)模最大的遠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)生大擾動時引發(fā)災(zāi)變事故，必須加強對其輸電可靠性、安全性和穩(wěn)定性的研究。
　　自動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。但由實際電網(wǎng)的大量研究發(fā)現(xiàn)，自動重合閘裝置在具體應(yīng)用過程中存在比較明顯的重合時序問題。論文以重

2、合時序?qū)恢绷骰炻?lián)系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、過電壓、直流換相與沖擊等的影響為脈絡(luò)，圍繞以下四個問題展開了深入研究。
　　重合時序?qū)ο到y(tǒng)暫態(tài)功角穩(wěn)定性的影響。在單機無窮大交流系統(tǒng)中，探討三相重合時序?qū)簯B(tài)功角穩(wěn)定性的影響機理。構(gòu)造單機無窮大特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)，剖析單相重合時序?qū)λ挠绊憴C理?？紤]故障點位置變化，利用WARD等值和綜合阻抗矩陣法計算交流線路在發(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過程中，發(fā)電機與無窮大

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，提出了重合時序整定策略及簡化判據(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)電機在搖擺過程中的加速面積和暫態(tài)不平衡能量。鑒于多機系統(tǒng)中求取轉(zhuǎn)移阻抗存在一定困難，提出了離線、準實時和超實時重合時序整定策略。單機系統(tǒng)和規(guī)劃的2015年南方電網(wǎng)仿真結(jié)果表明，重合時序整定策略正確、有效。
　　重合時序?qū)簯B(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。為找尋重

4、合時序?qū)簯B(tài)電壓穩(wěn)定性的影響原因，考慮不同負荷模型，在單負荷無窮大系統(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過程中，負荷側(cè)母線電壓的解析表達式。針對單負荷無窮大特高壓交直流混聯(lián)輸電系統(tǒng)，考慮故障點位置變化，分別在靜態(tài)、動態(tài)負荷模型下，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負荷側(cè)母線電壓的解析表達式。通過比較不同三相重合、單相重合時序下負荷側(cè)電壓發(fā)現(xiàn)，各種負荷模型下均存在若干個影

5、響重合時序的故障區(qū)段。根據(jù)計算出的故障區(qū)段，采取恰當?shù)闹睾蠒r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、準實時和超實時重合時序整定策略。單負荷無窮大系統(tǒng)和2010年南方電網(wǎng)的仿真結(jié)果，驗證了它的正確性和有效性。
　　重合時序?qū)祥l過電壓的影響。分別在無補償和兩端經(jīng)并聯(lián)電抗器補償?shù)?50kV輸電線路分布參數(shù)模型的基礎(chǔ)上，對三相重合于瞬時、永久故障，單相重合于瞬時故障時的過電壓水平進行詳細解析，剖析合閘過電壓

6、與系統(tǒng)容量、補償度、線路長度、故障點位置等關(guān)鍵影響因素之間的關(guān)系，藉此從抑制合閘過電壓的角度提出了重合閘時序的整定策略。對于無補償線路，大電源、近故障點側(cè)首先重合，可減小三相重合閘過電壓；為降低單相重合過電壓峰值，應(yīng)由大電源側(cè)首先重合。對于兩端經(jīng)并聯(lián)電抗器補償?shù)木€路，補償度存在臨界值。當補償度小于該臨界值時，應(yīng)由大電源、近故障點側(cè)首先重合以降低三相重合閘過電壓；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電壓。
　　換流站

7、近端交流線路重合閘投入時序?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理。交流線路上任一點發(fā)生單相接地故障時，求解一側(cè)重合后的換流母線電壓，通過比較合于永久故障時兩種重合時序下?lián)Q流母線電壓的大小，得到了影響重合時序的臨界故障距離。進而剖析換流變分別為Y0/Y和Y0/D接線時網(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，由使換流母