高压直流输电与柔性交流输电控制装置 静止换流器在电力系统中的应用 applications of static converters in power systemsPDF|Epub|txt|kindle电子书版本下载

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第1章 高压直流输电概述1

1.1 引言1

1.2 交流输电与直流输电的技术比较6

1.2.1 输电成本评估6

1.2.2 技术特性评估7

1.2.3 可靠性和可用率的评估9

1.2.4 直流输电的应用9

1.3 高压直流输电系统的类型10

1.3.1 单极结构10

1.3.2 双极结构11

1.3.3 同极结构11

1.4 参考文献12

第2章 换流器的类型13

2.1 引言13

2.2 电流源换流器（CSC）14

2.2.1 无换相交叠期的情况15

2.2.2 换相交叠期小于60°时的情况17

2.3 电压源换流器（VSC）21

2.3.1 引言21

2.3.2 控制交流电流的VSC23

2.3.3 控制交流电压的VSC26

2.4 结束语29

2.5 参考文献29

第3章 电力换流器的同步技术30

3.1 引言30

3.2 关于GFU的评述31

3.2.1 按相控制（IPC）单元31

3.2.2 等间隔脉冲控制（EPC）单元31

3.3 GFU的设计与分析32

3.3.1 传统型GFU32

3.3.2 DQo型GFU34

3.3.3 两者的比较36

3.4 对两种GFU的测试37

3.4.1 失去同步电压37

3.4.2 谐波畸变测试39

3.5 对一个测试系统的EMTP仿真40

3.5.1 系统模型的启动41

3.5.2 电流指令值作10％的阶跃变化43

3.5.3 单相故障43

3.5.4 直流线路故障46

3.6 结论47

3.7 致谢47

3.8 参考文献47

第4章 HVDC的控制49

4.1 历史背景49

4.2 HVDC的控制功能50

4.3 两端直流输电系统的基本控制原理51

4.4 电流裕度控制方法54

4.4.1 整流器运行模式54

4.4.2 逆变器运行模式55

4.5 整流器的电流控制57

4.6 逆变器的关断角控制58

4.6.1 γ角的测量方法59

4.6.2 γ角的预估方法59

4.7 分层控制62

4.7.1 双极控制器62

4.7.2 极控制器62

4.7.3 阀组（VG）控制器63

4.8 扰动之后的控制行为65

4.9 参考文献66

第5章 强迫换相的HVDC换流器68

5.1 引言68

5.2 用于HVDC换流器的换相技术68

5.2.1 换相的定义68

5.2.2 电网换相70

5.2.3 电路换相70

5.2.4 自换相72

5.2.5 换流器的运行区域75

5.3 用于高压直流输电的强迫换相换流器的例子77

5.3.1 电路换相换流器77

5.3.2 自换相换流器80

5.4 参考文献81

第6章 用于HVDC系统的电容换相换流器84

6.1 电容换相换流器84

6.1.1 无功功率管理85

6.1.2 晶闸管阀模块85

6.2 可控串联电容换流器（CSCC）86

6.3 CCC与CSCC的比较87

6.3.1 稳态特性87

6.3.2 暂态特性90

6.4 阿根廷－巴西之间的Garabi背靠背联网工程93

6.4.1 阀应力94

6.4.2 交流开关装置94

6.4.3 交流滤波器94

6.4.4 晶闸管阀模块96

6.4.5 模块化设计的好处97

6.5 结束语98

6.6 致谢98

6.7 参考文献98

第7章 静止同步补偿器——基于链式换流器的STATCoM100

7.1 引言100

7.2 链式换流器102

7.2.1 单级的额定值103

7.2.2 损耗104

7.3 链式STATCOM的优点105

7.4 产品设计106

7.5 致谢107

7.6 参考文献107

第8章 采用电压源换流器的HVDC系统109

8.1 引言109

8.2 基于VSC的HVDC的基本元件110

8.2.1 电压源换流器110

8.2.2 XLPE电缆110

8.3 电压源换流器111

8.3.1 VSC的运行原理111

8.3.2 设计应考虑的因素114

8.4 应用116

8.4.1 在环境敏感区域（如城市中心）的应用116

8.4.2 小规模再生能源的馈入117

8.4.3 风力发电场接入系统118

8.4.4 现有输电走廊的增容119

8.4.5 改善城市中心的供电可靠性119

8.5 丹麦Tjaereborg风力发电工程120

8.5.1 工程说明120

8.5.2 主要数据121

8.5.3 电压源换流器的运行状态121

8.5.4 电能质量121

8.5.5 控制系统121

8.5.6 直流电缆122

8.5.7 建筑物122

8.5.8 现场所做的试验122

8.5.9 优点122

8.6 向远方（如岛屿等）供电122

8.7 非同步互连124

8.7.1 澳大利亚新南威尔士和昆士兰之间的Directlink工程124

8.7.2 系统的主要部件124

8.7.3 控制系统126

8.8 结束语126

8.9 致谢126

8.10 参考文献126

第9章 有源滤波器127

9.1 引言127

9.2 直流滤波器130

9.3 交流滤波器130

9.3.1 测试系统130

9.3.2 控制原理131

9.3.3 试验结果135

9.4 结束语137

9.5 致谢137

9.6 参考文献138

第10章 高压直流输电系统中的典型扰动140

10.1 引言140

10.2 用于HVDC控制研究的CIGRE标准测试系统模型140

10.3 所用控制系统的详细模型143

10.3.1 整流器控制单元143

10.3.2 逆变器控制单元145

10.4 试验结果146

10.4.1 控制器优化试验146

10.4.2 模式转换149

10.4.3 逆变侧1个周波单相故障（单次换相失败）150

10.4.4 逆变侧5个周波单相故障（多次换相失败）150

10.4.5 逆变侧5个周波三相故障151

10.4.6 整流侧5个周波单相故障151

10.4.7 整流侧5个周波三相故障152

10.4.8 整流侧直流线路故障152

10.4.9 逆变侧直流线路故障152

10.5 结束语155

10.6 致谢155

10.7 参考文献155

第11章 先进控制器156

11.1 引言156

11.2 一个先进VDCL单元的应用156

11.2.1 引言156

11.2.2 模糊推理157

11.2.3 RBF NN的结构158

11.2.4 方法学159

11.2.5 用于本项研究的HVDC系统161

11.2.6 结果和讨论162

11.3 结论167

11.4 致谢167

11.5 参考文献167

第12章 测量与监视169

12.1 引言169

12.2 监视的信号169

12.3 过电流保护170

12.4 过电压保护172

12.5 致谢173

12.6 参考文献173

第13章 交直流系统相互作用的实例研究174

13.1 引言174

13.2 交直流系统的相互作用174

13.2.1 系统特性174

13.2.2 直流控制器特性175

13.3 多端HVDC系统176

13.3.1 整流器1的远方三相故障178

13.3.2 容量较小的逆变器2的换相失败179

13.4 印度Chandrapur HVDC换流站谐波相互作用182

13.5 结论184

13.6 致谢185

13.7 参考文献185

第14章 电力系统分析的仿真工具186

14.1 引言186

14.2 IREQ的混合仿真器186

14.3 离线数字仿真软件包191

14.3.1 EMTP191

14.3.2 EMTDC/PSCAD192

14.4 实时数字仿真器195

14.4.1 方法学197

14.4.2 硬件方面的考虑198

14.4.3 软件方面的考虑198

14.4.4 用户图形界面（GUI）199

14.4.5 实时数字仿真器的有效性验证199

14.4.6 硬件实现200

14.5 目前情况和发展趋势200

14.6 致谢201

14.7 参考文献201

第15章 现代高压直流输电技术的发展水平203

15.1 引言203

15.2 过去10年的情况203

15.3 未来10年的情况203

15.3.1 晶闸管阀203

15.3.2 自换相阀206

15.3.3 有源滤波器206

15.3.4 可调谐的交流滤波器209

15.3.5 交流量和直流量的检测210

15.3.6 基于数字信号处理器（DSP）的控制器211

15.3.7 紧凑型换流站设计211

15.3.8 深井接地极212

15.4 结束语213

15.5 致谢213

15.6 参考文献214

作者介绍215