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基于PSCAD的混合直流输电系统的建模与参数优化

基于PSCAD的混合直流输电系统的建模与参数优化

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作者：俞翔电子科技大学

学位级别：硕士

我国电网预计2020年装机容量将突破20亿千瓦,通过“西电东送”工程特高压输电通道送电能力可达2.7亿千瓦。特高压输电线路连接的大规模交直流混联系统使得电力系统的运行特性发生巨大改变,电力系统暂态过程越来越复杂,分析和研究交直流... 详细信息

我国电网预计2020年装机容量将突破20亿千瓦,通过“西电东送”工程特高压输电通道送电能力可达2.7亿千瓦。特高压输电线路连接的大规模交直流混联系统使得电力系统的运行特性发生巨大改变,电力系统暂态过程越来越复杂,分析和研究交直流混联系统暂态稳定问题对整个系统稳定运行意义重大。本文首先参考实际直流工程参数搭建了交直流混联系统暂态仿真模型,重点是基于PSCAD对电网换相换流(Line Commutated Converter,lcc)特高压直流输电系统的一次设备以及控制系统进行建模,并着重研究了直流输电系统的控制结构、控制方式以及控制器之间的协调运行策略,基于模型研究分析了系统的阶跃响应,以及架空线路接地短路以及单极闭锁的暂态过程。其次,研究了使用全控型器件作为开关元器件的电压源换流器(Voltage Source Converter,vsc)技术在直流输电系统中的应用,与传统的电网换相换流技术结合,研究了lcc-vsc混合输电系统的拓扑结构以及控制策略。在PSCAD软件实现了lcc-vsc两端混合直流输电系统主电路以及控制器的建模。基于此模型讨论了直流输电系统单极闭锁故障、交流系统单相接地故障以及交流系统三相接地故障和对直流输电系统以及交流电网的影响,并与传统电网换相换流技术的暂态过程进行了对比,仿真结果表明lcc-vsc混合直流输电系统控制性能优于电网换相换流直流输电系统,能够有效提升系统稳定程度,减小故障时交流电网的电压波动以及频率波动。最后,为了使lcc-vsc混合直流输电系统得到更好的控制性能,提出了基于SOM神经网络算法对直流输电系统故障进行聚类,根据聚类结果使用粒子群算法寻找直流控制器参数最优解的优化策略。并通过仿真验证该策略的有效性,此策略得到的PI参数在不同的故障条件下,均能提高系统的稳定性能,降低故障恢复时间。

关键词：特高压直流输电系统电磁暂态仿真电压源换相换流技术 lcc-vsc混合直流输电粒子群优化算法 SOM神经网络算法

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