特高压直流滤波系统优化设计及故障分析

• 作 者: 魏春枝
• 机 构: 华南理工大学
• 出 处: 华南理工大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 特高压直流输电系统 特高压直流输电系统谐波电压 谐波电压谐波电流 谐波电流直流滤波系统 直流滤波系统直流滤波器 直流滤波器平波电抗器 平波电抗器粒子群优化 粒子

特高压直流输电系统在运行过程中,由于换流器的非线性特性,导致在换流站的直流侧和交流侧产生大量谐波电压和谐波电流。在直流侧,这些谐波的主要影响是对与直流线路临近的通信线路产生干扰,严重时会危及通信设备和人身安全,因此,这些谐波必须通过直流滤波系统加以抑制。
本文根据具体的直流滤波装置配置原则以及三调谐滤波器的参数设计方法,将直流滤波器、平波电抗器和中性点电容器作为一个完整的直流滤波系统进行综合优化设计,建立了以寿命周期成本最小为目标,以直流线路等效干扰电流为约束条件的优化模型。针对云广特高压直流滤波系统,利用粒子群优化(PSO)算法求解上述优化问题,并将优化方案与该工程建设初期设计的直流滤波系统配置方案进行滤波性能和经济性的比较,验证本文采用优化设计方法所得出的优化方案为最为经济、合理的直流滤波装置配置方案。
由于目前我国直流输电工程中多次出现由于直流滤波器故障导致的保护误动和拒动,本文建立了完整的直流滤波器一次设备模型,对直流滤波器高压电容器组故障、直流滤波器接地故障以及直流滤波器失谐等故障进行了理论分析,并基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立的云广特高压直流输电系统进行了直流滤波器各种故障仿真验证,为分析和研究直流滤波器故障特征和直流滤波器保护的动作特性提供了有力手段。
另外,本文基于三调谐滤波器元件参数对谐振频率和谐波阻抗的灵敏度分析,针对直流滤波器的失谐特性进行了深入研究,提出了直流滤波器的失谐保护原理及保护判据,并通过对云广特高压直流输电系统的仿真验证了该理论的正确性和有效性。