hvdc输电系统电压稳定性研究(附件)【字数：19647】
2018 年 5 月 11日摘 要本文介绍了高压直流输电的发展应用，总结了新型高压直流输电技术相对传统的基于PCC技术优势，阐述了高压直流输电系统基本原理和构造。对导致系统电压失稳和崩溃的三种主要的分岔形式鞍结分岔、霍普夫分岔和奇异诱导分岔的机理进行了探讨。重点研究了有关鞍结分岔点的有关知识,介绍了用连续潮流法计算鞍结分岔点的数学方法。对基于MATLAB的电压稳定分析工具箱PSAT的功能特点进行了简介，并运用该软件对一个3机9节点的HVDC系统进行鞍结分岔点的计算和搜索，对所得的P-V曲线进行研究分析。研究了HVDC系统参数如直流变换器的电压和电流，整流器和逆变器的线路阻抗，直流系统控制方式，PI调节器常数参数对系统最大负荷裕度的影响。用连续潮流法对不同参数下的HVDC系统进行鞍结分岔仿真分析，通过对各鞍结分岔点的比较分析得出结论（1）直流变换器的电压电流对最大负荷裕度的影响不大。（2）系统最大负荷裕度有随着整流器线路阻抗增大而减小随着逆变器线路阻抗增大而曾大的趋势。（3）HVDC模块不同控制方式对系统最大负荷裕度有影响。（4）PI调节器参数对系统最大负荷裕度影响不大。研究了无功补偿装置如静态电容器、静止无功补偿器、静止同步补偿器对系统最大负荷裕度的影响。用连续潮流法对添加各装置后的新系统进行鞍结分岔分析，通过对各鞍结分岔点的比较分析得出结论三种装置都有提高体统静态负荷裕度，提高系统电压稳定的效果。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 直流输电技术兴起及发展 1
1.3 轻型直流输电技术的技术优势 2
1.4 高压直流输电的应用前景 3
1.5 基于鞍结分岔点（SNB）的电力系统电压稳定性评估 4
1.6 本文的主要工作 5
第二章 电力系统电压稳定性 6
2.1 引言 6
2.2 电压稳定性的定义 6
2.3 电压失稳、电压崩溃的概念 7
2.4 电压静态稳定性分析方法（PV法） 7
2.5 电压动态稳定性分析方法（时域仿真法） 10
2.6 本章小结 13
第三章 分岔 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
理论及其在电压稳定性问题方面的应用 14
3.1 引言 14
3.2 分岔理论概述 14
3.3 电力系统中的分岔分析 15
3.4 静态分岔理论在电压稳定研究中的应用 17
3.5 本章小结 18
第四章 高压直流输电技术的基本原理 19
4.1 引言 19
传统的直流输电(HVDV)主要用于大型电网，通常是远距离传输，一般用于架空输电。两端的换流站需要通信通道，相应的旋转电机必须在接收端交流系统中配置。电力电子设备一般是控制和控制的，而高压直流灯仅包含两个部分:变流站和接地电缆。变流站采用电压源变流器(VSC)技术，其输出由VSC控制系统调节，不同变流站之间不需要通信。电力电子器件采用高功率绝缘栅双晶体管(IGBT)，可随时打开或关闭，从而精确控制交流侧输出电压和电流。该控制系统由微机脉宽调制(PWM)控制，可根据交流系统的需要自动调节电压、频率、有功功率和无功功率。这些特性使HVDC光可以连接到整个通信系统的最适当的点[14]。 19
4.2 轻型直流输电系统换流站技术 19
4.3 脉宽调制PWM技术 22
4.4 高压直流输电（HVDC）的模型 23
4.5 本章小结 24
第五章 运用PSAT工具箱对HVDC系统进行分岔仿真分析 25
5.1 引言 25
5.2 MATLAB电力系统分析工具箱PSAT介绍 25
5.3 运用PSAT工具箱对HVDC系统进行鞍结分岔仿真分析 27
5.4 分析HVDC模块内部参数对鞍结分岔点的影响。 31
5.5 对添加无功补偿设备的HVDC系统的鞍结分岔仿真分析 35
5.5 本章小结 44
结束语 46
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1引言
早期的直流发电是不倒的，电力技术也是用直流发电的。 随着电动机，发电机和变压器的发展，发电和发电领域已被交流所取代。 但是，在输电领域，高压直流电源具有不可替代的交流电源的优点。 当传输相同的功率时，用于HVDC传输的导线比AC小。 在有线传输线中，直流传输没有电容电流，交流传输线存在电容电流，造成巨大损失。 传输线两侧的通信系统位于两侧。 在非同步运行情况下，交流输电必须同时运行，直流输电故障的损失小于交流输电的损失。 人们一直在关注和研究直流输电技术【7】。
1.2 直流输电技术兴起及发展
HVDC转换器最初用于汞弧整流器。 1928年，成功开发了一款带有电网控制的汞阀门。 它不仅可以用于校正，还可以用于解决逆变器问题。 因此，可以认为高功率汞阀是直流传输的现实。 由于技术复杂，价格高，故障率高，可靠性差，运行维护不当，高压直流输电的应用和发展受到限制【8】。20世纪70年代以来，高压大功率晶闸管和晶闸管整流器在高压直流输电工程中的应用和计算机控制的应用，有效地提高了高压直流输电的性能和可能性，促进了高压直流输电技术的发展。晶闸管换流阀没有反向电弧故障，其制造，检测，操作，维修检修比汞弧阀更简单，更方便。
1972年，世界上第一个晶闸管循环在加拿大投入运行。从那以后，新的晶闸管换流阀已被用于全球新的直流输电项目。在此期间，计算机控制与保护，光电控制，水冷技术，氧化锌避雷器等新技术也在高压直流输电工程中得到广泛应用。
从1954年到1998年，全球共有57个直流项目。这些项目的总运力为6274MW，其中架空线路最大容量6000MW，最高电压750kV，最长书店2414km。在此期间，高压直流输电在长距离大容量输电，电网互联和电缆传输中发挥着重要作用，特别是在海底电缆传输领域。 1989年，中国首次在葛洲坝和上海之间建立了500千伏，1200兆瓦的直流输电系统。从那时起，它已经建立了广泛的三种常见的，三种广泛的，昂贵的和其他直流输电系统，而高压直流（HVDC）技术在中国的传播中起着重要的作用【9】。
1.3 轻型直流输电技术的技术优势
轻型直流输电的概念采用晶闸管直流输电技术，提出采用晶闸管换流阀逆变（PPC）技术区分核心直流输电技术。 其原理是：基于交流母线电压的零电压和相应的延时触发。 通过电桥的阀门和两个阀门同时在通讯系统中形成短路。 当控制阀电流小于阀门电流时，阀门关闭。 直流电流通过新的先导阀。 通过顺序触发脉冲，可以连接和断开特定的阀门序列，实现交流和直流之间的相互转换。
基于PPC技术的HVDC传输决定了异步互连和高压长距离传输中的交流传输问题，但PPC技术存在一些固有的缺陷[11]。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 直流输电技术兴起及发展 1
1.3 轻型直流输电技术的技术优势 2
1.4 高压直流输电的应用前景 3
1.5 基于鞍结分岔点（SNB）的电力系统电压稳定性评估 4
1.6 本文的主要工作 5
第二章 电力系统电压稳定性 6
2.1 引言 6
2.2 电压稳定性的定义 6
2.3 电压失稳、电压崩溃的概念 7
2.4 电压静态稳定性分析方法（PV法） 7
2.5 电压动态稳定性分析方法（时域仿真法） 10
2.6 本章小结 13
第三章 分岔 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
理论及其在电压稳定性问题方面的应用 14
3.1 引言 14
3.2 分岔理论概述 14
3.3 电力系统中的分岔分析 15
3.4 静态分岔理论在电压稳定研究中的应用 17
3.5 本章小结 18
第四章 高压直流输电技术的基本原理 19
4.1 引言 19
传统的直流输电(HVDV)主要用于大型电网，通常是远距离传输，一般用于架空输电。两端的换流站需要通信通道，相应的旋转电机必须在接收端交流系统中配置。电力电子设备一般是控制和控制的，而高压直流灯仅包含两个部分:变流站和接地电缆。变流站采用电压源变流器(VSC)技术，其输出由VSC控制系统调节，不同变流站之间不需要通信。电力电子器件采用高功率绝缘栅双晶体管(IGBT)，可随时打开或关闭，从而精确控制交流侧输出电压和电流。该控制系统由微机脉宽调制(PWM)控制，可根据交流系统的需要自动调节电压、频率、有功功率和无功功率。这些特性使HVDC光可以连接到整个通信系统的最适当的点[14]。 19
4.2 轻型直流输电系统换流站技术 19
4.3 脉宽调制PWM技术 22
4.4 高压直流输电（HVDC）的模型 23
4.5 本章小结 24
第五章 运用PSAT工具箱对HVDC系统进行分岔仿真分析 25
5.1 引言 25
5.2 MATLAB电力系统分析工具箱PSAT介绍 25
5.3 运用PSAT工具箱对HVDC系统进行鞍结分岔仿真分析 27
5.4 分析HVDC模块内部参数对鞍结分岔点的影响。 31
5.5 对添加无功补偿设备的HVDC系统的鞍结分岔仿真分析 35
5.5 本章小结 44
结束语 46
致 谢 48
参考文献 49
第一章 绪论
1.1引言
早期的直流发电是不倒的，电力技术也是用直流发电的。 随着电动机，发电机和变压器的发展，发电和发电领域已被交流所取代。 但是，在输电领域，高压直流电源具有不可替代的交流电源的优点。 当传输相同的功率时，用于HVDC传输的导线比AC小。 在有线传输线中，直流传输没有电容电流，交流传输线存在电容电流，造成巨大损失。 传输线两侧的通信系统位于两侧。 在非同步运行情况下，交流输电必须同时运行，直流输电故障的损失小于交流输电的损失。 人们一直在关注和研究直流输电技术【7】。
1.2 直流输电技术兴起及发展
HVDC转换器最初用于汞弧整流器。 1928年，成功开发了一款带有电网控制的汞阀门。 它不仅可以用于校正，还可以用于解决逆变器问题。 因此，可以认为高功率汞阀是直流传输的现实。 由于技术复杂，价格高，故障率高，可靠性差，运行维护不当，高压直流输电的应用和发展受到限制【8】。20世纪70年代以来，高压大功率晶闸管和晶闸管整流器在高压直流输电工程中的应用和计算机控制的应用，有效地提高了高压直流输电的性能和可能性，促进了高压直流输电技术的发展。晶闸管换流阀没有反向电弧故障，其制造，检测，操作，维修检修比汞弧阀更简单，更方便。
1972年，世界上第一个晶闸管循环在加拿大投入运行。从那以后，新的晶闸管换流阀已被用于全球新的直流输电项目。在此期间，计算机控制与保护，光电控制，水冷技术，氧化锌避雷器等新技术也在高压直流输电工程中得到广泛应用。
从1954年到1998年，全球共有57个直流项目。这些项目的总运力为6274MW，其中架空线路最大容量6000MW，最高电压750kV，最长书店2414km。在此期间，高压直流输电在长距离大容量输电，电网互联和电缆传输中发挥着重要作用，特别是在海底电缆传输领域。 1989年，中国首次在葛洲坝和上海之间建立了500千伏，1200兆瓦的直流输电系统。从那时起，它已经建立了广泛的三种常见的，三种广泛的，昂贵的和其他直流输电系统，而高压直流（HVDC）技术在中国的传播中起着重要的作用【9】。
1.3 轻型直流输电技术的技术优势
轻型直流输电的概念采用晶闸管直流输电技术，提出采用晶闸管换流阀逆变（PPC）技术区分核心直流输电技术。 其原理是：基于交流母线电压的零电压和相应的延时触发。 通过电桥的阀门和两个阀门同时在通讯系统中形成短路。 当控制阀电流小于阀门电流时，阀门关闭。 直流电流通过新的先导阀。 通过顺序触发脉冲，可以连接和断开特定的阀门序列，实现交流和直流之间的相互转换。
基于PPC技术的HVDC传输决定了异步互连和高压长距离传输中的交流传输问题，但PPC技术存在一些固有的缺陷[11]。
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