新型高压直流输电系统

基于新型换流变压器的特高压直流输电系统的瞬态响应摘要：新型特高压直流输电系统采用了新型电力变换器和一致的感应滤波方法，它的拓扑结构完全不同于已经存在的高压直流输电系统。对于受控系统的变化，也就是说传统高压直流输电系统采用的是一种标准的控制模型，那么新型高压直流输电系统的瞬态响应特征将要相应的改变。参考国际大电网会议上关于高压直流输电的第一个基准模型的主电路参数。这篇论文设计了一个相似的高压直流输电标准模型，该模型是基于换流变压器和一致感应滤波方法的专门特征的，包括了换流变压器和一致感应滤波装置的参数。而且，高压直流输电系统的典型瞬态响应已经通过计算机辅助仿真和电磁暂态仿真，结果表明，采用了标准控制模型的新型高压直流输电系统，有一个很好的瞬态响应特征。而且在外界干扰较大时也能够平稳的运行。索引词：感应滤波方法，新型换流变压器，新型高压直流输电系统。瞬态响应特征。说明高压直流输电系统有很高的可控制性。它的有效运行依靠于它的可控制特征的合理运用，给电力系统的期望运行指明了一个方向。总之，新型高压直流输电系统采用了多种等级模型，这种模型为电力系统的控制提供了高效，稳定运行，灵活操作的方法。新型高压直流输电系统采用了新的电气连接结构，以感应滤波方法取代了传统的被动式反应方法，他可以有效地提高传统高压直流输电中谐波抑制和无功补偿问题的普适性。文章研究了新型换流变压器和感应滤波方法的线路模型和技术特点，工作机制，最终引出了感应滤波的综合优化设计。同时研究了新型高压直流输电系统的稳定运行特征和无功补偿特点。基于以上这些，本篇论文将分析新型高压直流输电系统的典型瞬态响应。新型高压直流输电系统的典型测试系统新型换流变压器的参数设计：b.Ba-ckwardlead15°b.Ba-ckwardlead15°览Forwardlead15°(+15°)图一，新型换流变压器的接线图和电压相位图。在传统的12脉冲高压直流输电系统中，传统的换流变压器经常采用接线方法。它可以为12脉冲的直流系统提供12个相位源。而对与新型的换流变换器，为了达到与传统的换流器的相同效果，它将采用图一所示的接线图。在这种情况下，它不仅能够满足相位变换的要求，而且能够满足感应滤波方法的必要先决条件。他应当满足初次级线圈延长线和公共绕组的限制关系。为了简单讨论，我们选择了新型换流变压器的单相线圈来讨论。依据图

•电压关系的向量关系。a中所示，他满足次级线圈线电压和次级延长线圈、公共线圈的VA1-a1,Vb1-a1,andVB1-b1 •电压关系的向量关系。Vb1-a1andVB1-b1分别是A相次级延长线圈的电压，B相公共其中，VA1-a1,Vb1-a1andVB1-b1分别是A相次级延长线圈的电压，B相公共线圈电压，B相延长线圈电压。VB1A1是AB两相的线电压。如果它满足初级线电压VBA和次级线电压VB1A1的下列关系:顷二*顷］那么，对于移相的要求的匝数比可以被推出:昭匕 ⑶K 些=W妇I=0^8966*在实际的高压直流输电工程中，传统的换流变压器经常采用单向双线圈或者单相三线圈类型的结构，次级线圈经常采用Y/△方式的接线图，这就人为地制造了单相短路阻抗的不相等，从而引起桥式换流引发的非特征谐波。然而，由于新型换流变压器的两个次级线圈都采用了延长式的接线图，它可以很好地保证新型高压直流输电系统的电气连接结构的对称性。进而高效的阻止桥式换流产生的非对称谐波，客服了换流变压器隔离设计的困难。B.新型感应滤波全调谐电路的参数设计。图2,感应滤波的全调谐装置的接线图。图二中次级延长线圈和公共线圈的节点电压Vaio,Vb1o和Vc1o可以用次级公共线圈电压Ub1a1,Uc1b1和Ua1c1表示如下:在已知无功补偿的大小QS（1），电路支路电压V和基频31的先决条件下，全桥感应滤波装置串联电路支路基本参数（电容C1和电感L1）可以通过下面的方程得到。在上面的方程中，hr,Wr,分别是中心频率的阶数和中心频率大小。此外，全桥感应滤波装置并联电路支路基本参数（电容C2和电感L2）可以通过下面的方程得到。C.基于新型换流变压器和新感应滤波技术的典型高压直流输电系统。

国际大电网会议关于高压直流输电在整流桥一方拓扑结构的第一基准模型如下图三所示。限于篇幅的原因，本论文中关于换流器一方的主要拓扑结构并没有附上。本文的目的是用新型的换流变压器和感应滤波装置取代传统的变换器。因此完成了一个典型的新型高压直流输电模型，与国际大电网会议的标准模型相比，该模型可被用于研究高压直流输电的瞬态响应特征。Fig.3TestaysiemofCIGREHVDCfirstbenchmarkmodel(atthereclificrside)妙VPd=Ki™^-iw3,737a=15°代匚R=2一5/斜Fig.3TestaysiemofCIGREHVDCfirstbenchmarkmodel(atthereclificrside)妙VPd=Ki™^-iw3,737a=15°代匚R=2一5/斜0.151TF3-45kV；ZlL42ikV59SMVAx,345cV：211/2<V59RMVA孔=0.1Rpul_i i-2160.633的矛0,01363342hHH侦57428 港85■_/W¥^%=0，®I图3.国际大电网会议关于高压直流输电在整流桥一方拓扑结构的第一基准模型。表一和传统变换器额定参数的比较（单相结构）传统变换器新型变换器额定电容/MVA201.2433201.2433初级线圈电压/KV199.1858199.1858次级线圈电压/KV213.455763.7930（延长线圈）110.4928（公共线圈）依据上面建立的（1）-（6）方程和传统变换器的基本参数以及图三中的交流无缘滤波，我们可以很容易得到图四中新型变换器和感应滤波装置的基本参数，上图中表一列出了新型和传统变换器的额定参数。根据表一以及方程（4），我们可以看到全谐桥滤波器次级延长线圈和公共线圈的节点电压是'叮'卜」k'.，与交流网络的199.1858KV电压相比，减少了3.1224倍。这个对于节约无源滤波的制造成本和提高滤波的可操作性是非常有利的。瞬态仿真测试和结果分析为了确认新型高压直流输电系统在标准控制模型下的运行性能，揭示它在不同典型干扰下的瞬态响应，与国际大电网会议关于高压直流输电系统的第一基准模型（传统高压直流输电系统）相比，我们通过计算机辅助仿真和电磁暂态仿真仿真出了下面典型瞬态响应：整流器测试逆变器测试

c.逆变器换向失败测试如图五中的仿真结果，我们可以得到新型高压直流输电系统在直流侧的瞬态响应特征和国际大电网会议的第一标准模型很相似。这说明普通的高压直流输电系统的控制器可以被应用到新型传输系统中，而且控制性能也很优越。甚至比国际电网会议的第一基准模型还要好，我们可以结合图六分析它的瞬态响应触发角。在下面的仿真结果中，我们可以看到新型高压直流输电系统整流方的触发角高于国际电玩会议关于高压直流输电系统的第一标准模型。这也意味着在达到同样直流功率的情况下，与国际大电网会议的第一基准模型相比，新型高压直流输电系统有更宽的功率调节范围。

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