《交流故障下直流控制系统地仿真分析报告刘俊勇》由会员分享，可在线阅读，更多相关《交流故障下直流控制系统地仿真分析报告刘俊勇（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、word教学单位：电子电气工程系学生学号： 20109501S014 编 号： DQ2012DQ104 本科毕业设计 题 目： 交流故障下直流控制系统的仿真分析 课题性质： 实践应用型 学生: 俊勇 专业名称: 电气工程与其自动化 指导教师: 党常亮 2012年5月20日目 录一、设计正文5二、附录1. 设计任务书392. 设计中期检查报告413. 指导教师指导记录表424. 设计结题报告435. 成绩评定与辩论评议表456. 设计辩论过程记录47交流故障下直流控制系统的仿真分析摘 要：本文先对直流输电控制系统进展了细致的分析，阐述了直流输电系统的根本控制手段、分层结构、与各控制级层的功能与运
2、行特性，并建立了复频域极控级各控制环节的数学模型，再以CIGRE直流输电标准测试系统为模型，得出了交流故障下控制系统的复频域数学模型，据此分析了交流故障时相应的控制系统稳态特性，从而得到输电线路直流电压和直流电流与控制系统触发角指令间的定量关系，使得对直流系统建立其调制模型时能充分的考虑控制系统的影响，提高了模型的准确性。利用Matlab计算所建直流控制系统的复频域模型的时域响应曲线，并将PSCAD/EMTDC的仿真波形与之相比拟，其误差较小，准确度较高，从而验证了本文用以分析交流轻微故障下直流系统的响应特性所建的控制系统复频域数学模型正确性。关键词：直流输电，控制系统，建模，稳态特性Alte
3、rnating Fault of HVDC Control System Simulation AnalysisABSTRACT:This article contains the analysis of the HVDC control system, a description of the HVDC system with its basic control ,configuration and the function of all control layer.And it also contains a particular description of direct current
4、 control system and the mathematics modeling of every control tache in plex frequency domain。At the end, I arrived at the plex frequency domain model of control system under tiny fault happened in AV system and accordingly analyzed the dynamic characteristics of the control system uunder tiny fault
5、happened in AV system, then we got the quantitative relationship between trigger angle and the current and voltage of DC system.It makes right to consider the impact of control system when establish the modulating model of HVDC system,accordingly improved the accuracy of the model.Finally, the artic
6、le pared the result of Matlab with the simulation of PSCAD/EMTDC . Research shows that the model used to analyse the Steady State Characteristics of hvdc control system under tiny fault happened in AC system is correct.Keyword: HVDC, Control system, Modeling, Steady State Characteristics目 录1 绪论51.1
7、引言51.2 直流输电的开展与其特点 51.3 直流输电在我国的应用 61.4 直流系统建模的现状 81.5 本文所做的工作 92 HVDC控制系统的数学模型与其稳态特性分析 102.1 直流输电系统的根本控制 102.2 直流输电系统的分层结构 112.3 直流输电主控制级控制功能 122.4 直流输电极控级控制功能与稳态特性分析132.5 CIGRE标准测试系统稳态特性分析 182.6小结253 CIGRE直流控制系统仿真分析 263.1 PSCAD/EMTDC仿真软件和MATLAB简介 263.2 仿真验证 263.3 小结 344 结论与展望 35参考文献 36致 381 绪论1.1
8、引言随着我国经济的快速开展，全国装机容量不断增加，2005年全国装机容量突破500GW，2010年全国装机已达950GW，平均每年新增装机90GW左右。这些新增电力装机相对集中在西部大水电基地和大火电基地，与此同时华南、华中、华东和华北等负荷中心的电力需求也不断增加。为满足未来持续增长的电力需求，实现更大围的资源优化配置，中国南方电网公司和国家电网公司提出了加快建设特高压电网的战略方针。相对于交流输电，直流输电更适合于远距离大功率输电1，因此高压/特高压直流输电系统越来越受到人们的关注。高压直流输电系统是由整流桥和逆变桥通过直流线路连接而成的。对于交流系统流线路、变压器、发电机等元件已有准确有
9、效的数学模型，而对于直流系统中包含的换流器等离散开关元件，由于电力系统的庞大性和复杂性以与计算规模和时间的限制，不可能对其采用详细的电磁暂态仿真，采用过于简化、忽略模型本身动态的模型又会使得分析缺乏准确性。这一问题已经成为电力系统稳定分析和协调控制的瓶颈。因此，对直流系统进展准确有效的建模具有很重要的意义。对于直流系统建模的方法，已经形成了一系列的理论，它们或比拟成熟，已经得到了广泛的应用；或比拟新颖，还有待于进一步的开展。其中调制理论法具有很大的开展潜力，国外关于直流系统建模的研究多集中在建立基于调制函数的直流系统频域模型2。其中高压直流系统是高度可调节系统，控制系统的触发角指令影响了各阀触
10、发的时刻和导通的时间，因此调制函数与直流控制系统的触发角指令有密切关系。建立直流控制系统的数学模型，分析其稳态特性具有重要的意义。1.2 直流输电的开展与其特点60年代可控硅元件的出现，为换流器设备开辟了新的途径，高压直流输电也出现了新的开展前景。从此以后，直流输电进入了大力开展阶段，各国都积极从事直流输电技术的研究和工程建设，使直流输电技术得到了迅速的开展。世界第一条工业性高压直流输电线路即哥特兰直流输电工程于1954年投入运行，其换流阀为汞弧阀；1970年，瑞典果特兰岛直流试验工程，第一次采用晶闸管进展换流；1972年，加拿大的伊尔河背靠背直流输电工程首次采用晶闸管阀；1997年，世界上第
11、一个轻型直流输电试验工程在瑞典建成。到2000年为止，世界上已投入运行的直流工程含汞弧阀共63项其中我国5项，其中，背靠背26项，电缆线20项，架空线17项。和交流输电相比，直流输电具有明显的优越性35：1输电线路造价低高压直流输电是采用两线制的两极直流输电线路，比高压交流输电的三相三线制输电线路省了一根输电线，节省输电材料1/3，线路电阻上损耗的电能也比交流输电小了1/3。2直流输电可实现非同步交流电力系统之间的联网直流输电时，发电的交流系统和用电的交流系统无需同步运行，两端的交流系统可以按各自的频率和相位运行。3调节快速直流输电采用了电力电子换流装置，可在直流回路中快速且大幅度地调节有功功
12、率或改变潮流的方向，提高了交流系统运行的可靠性。4从网络结构上隔断交流故障的传递电线路中的两极是独立调节和工作的，彼此间并无影响，因此，当一极发生故障时，只须停运故障极，另一极仍可工作，只是输送的电能减少了。5双极型直流系统可分期建设，先建成单极系统以降低初投资。随着电力电子技术、计算机技术和控制理论的迅速开展，使高压直流输电技术也日趋完善，直流输电的建设费用和运行能耗也不断下降，可靠性也逐步提高，直流输电越来越显示出它的重要性，目前在大功率远距离输电、海底电缆和交流系统间异步联接等方面都得到了广泛的应用。直流输电在我国的应用我国关于直流输电技术的研究工作在50年代开始起步，但是开展曲折并且缓慢，而且从设计、运行与制造等方面来看，与世界先进水平还有相当大的差距。目前我国电网正处于高速开展的时期，已经进入从大区性电网向全国性互联电网过渡的阶段，虽然我国幅员辽阔，能源资源丰富，但是分布却很不均匀。水力资源的三分之二分布在西南、西北地区，煤矿资源的60%左右集中在“三西(、蒙西部)等地区，而我国的电力消费中心却主要集中在中部、东部和南部的沿海地区，其电力消耗超过全国的1/2以上。而且这些地区其中的许多输电线路都超过了等价距离，均适宜采用直流输电。在大电网
