VSC-HVDC电缆保护与故障测距方法
发布时间：2023-12-24 18:14
柔性直流输电(VSC-HVDC)是一种基于电压源换流器、脉宽调制技术和全控型器件的直流输电技术。与传统的直流输电(HVDC)相比,VSC-HVDC具有可向无源网络供电、可独立控制有功和无功功率、不需要无功补偿以及潮流反转时改变电流方向而不改变电压极性等优点,因此非常适用于大规模清洁能源发电和分布式电源接入、孤岛供电、城市电网供电以及异步交流电网互联等领域,具有广阔的发展前景。VSC-HVDC系统的换流站之间一般采用地下电缆或海底电缆相连,由于VSC-HVDC系统惯性系数小,且缺乏低压限流功能和完善的直流开关器件,当电缆线路发生故障后,故障电流将在几毫秒内达到峰值,在短时间内对系统设备造成极大的损害,需要快速可靠的保护动作来切除故障。由于电缆跨越距离较长,且一般埋设在地底或海底,当发生永久性故障后,故障点查找、故障清除非常困难,为了降低工作量、减少停电损失,需要精确的测距技术对故障进行定位。因此研究直流电缆线路的保护和故障测距技术对提高VSC-HVDC系统的安全稳定性的具有重要的意义。近几年,国内外学者针对VSC-HVDC线路的保护与故障测距已开展了大量研究工作,但大部分研究工作没有考虑...
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 VSC-HVDC系统建模仿真
1.2.2 VSC-HVDC输电线路故障分析
1.2.3 直流输电线路保护
1.2.4 直流输电线路故障测距
1.3 论文的主要研究内容及创新点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 创新点
第二章 VSC-HVDC暂态模型仿真和故障特性分析
2.1 引言
2.2 VSC-HVDC暂态模型仿真
2.2.1 交流侧模型
2.2.2 直流侧模型
2.2.3 控制系统模型
2.3 故障特性分析
2.3.1 区内单极故障
2.3.2 区内双极故障
2.3.3 区外故障
2.4 本章小结
第三章 VSC-HVDC电缆线路纵联保护方法
3.1 引言
3.2 S变换简介
3.2.1 S变换理论
3.2.2 Matlab算法
3.3 保护原理
3.3.1 双极直流电缆相模变换
3.3.2 电流频率分量在电缆中的传播特性
3.3.3 保护启动判据
3.3.4 排除噪声干扰
3.3.5 区分区内区外故障
3.4 保护方案
3.4.1 流程图
3.4.2 动作时间和数据同步
3.5 仿真验证
3.5.1 仿真系统
3.5.2 仿真结果
3.5.3 影响保护性能的因素
3.6 本章小结
第四章 VSC-HVDC电缆线路边界保护方法
4.1 引言
4.2 保护原理
4.2.1 区内故障分析
4.2.2 近端区外故障分析
4.2.3 远端区外故障分析
4.3 保护方案
4.3.1 保护启动判据
4.3.2 区分正向故障和反向故障
4.3.3 区分区内故障和远端区外故障
4.3.4 流程图
4.4 仿真验证
4.4.1 仿真系统
4.4.2 仿真结果
4.4.3 故障距离和过渡电阻的影响
4.5 本章小结
第五章 VSC-HVDC电缆线路双端测距方法
5.1 引言
5.2 故障测距原理
5.2.1 故障距离的计算方法
5.2.2 测距计算参数的选取
5.2.3 利用S变换检测波头
5.3 故障测距方法
5.3.1 测距计算参数
5.3.2 确定波头到达电缆两端的时间
5.3.3 故障测距方案
5.4 仿真验证
5.4.1 仿真系统
5.4.2 测试波头到达时间
5.4.3 故障测距结果
5.4.4 影响测距性能的因素
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1.1 总结
6.1.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间的科研情况
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3875046
【文章页数】：127 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 VSC-HVDC系统建模仿真
1.2.2 VSC-HVDC输电线路故障分析
1.2.3 直流输电线路保护
1.2.4 直流输电线路故障测距
1.3 论文的主要研究内容及创新点
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 创新点
第二章 VSC-HVDC暂态模型仿真和故障特性分析
2.1 引言
2.2 VSC-HVDC暂态模型仿真
2.2.1 交流侧模型
2.2.2 直流侧模型
2.2.3 控制系统模型
2.3 故障特性分析
2.3.1 区内单极故障
2.3.2 区内双极故障
2.3.3 区外故障
2.4 本章小结
第三章 VSC-HVDC电缆线路纵联保护方法
3.1 引言
3.2 S变换简介
3.2.1 S变换理论
3.2.2 Matlab算法
3.3 保护原理
3.3.1 双极直流电缆相模变换
3.3.2 电流频率分量在电缆中的传播特性
3.3.3 保护启动判据
3.3.4 排除噪声干扰
3.3.5 区分区内区外故障
3.4 保护方案
3.4.1 流程图
3.4.2 动作时间和数据同步
3.5 仿真验证
3.5.1 仿真系统
3.5.2 仿真结果
3.5.3 影响保护性能的因素
3.6 本章小结
第四章 VSC-HVDC电缆线路边界保护方法
4.1 引言
4.2 保护原理
4.2.1 区内故障分析
4.2.2 近端区外故障分析
4.2.3 远端区外故障分析
4.3 保护方案
4.3.1 保护启动判据
4.3.2 区分正向故障和反向故障
4.3.3 区分区内故障和远端区外故障
4.3.4 流程图
4.4 仿真验证
4.4.1 仿真系统
4.4.2 仿真结果
4.4.3 故障距离和过渡电阻的影响
4.5 本章小结
第五章 VSC-HVDC电缆线路双端测距方法
5.1 引言
5.2 故障测距原理
5.2.1 故障距离的计算方法
5.2.2 测距计算参数的选取
5.2.3 利用S变换检测波头
5.3 故障测距方法
5.3.1 测距计算参数
5.3.2 确定波头到达电缆两端的时间
5.3.3 故障测距方案
5.4 仿真验证
5.4.1 仿真系统
5.4.2 测试波头到达时间
5.4.3 故障测距结果
5.4.4 影响测距性能的因素
5.5 本章小结
第六章 总结与展望
6.1.1 总结
6.1.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
攻读博士学位期间的科研情况
学位论文评阅及答辩情况表
本文编号：3875046
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