高压直流输电实验报告..docVIP

高压直流输电实验报告 摘要：本文采用PSCAD 4.2.1软件进行了高压直流输电工程的仿真与分析，并利用OriginPro7.5软件进行数据处理。文章详细讨论了12脉动高压直流输电系统整流侧的输出各级直流电压、阀承受电压、网侧电流在稳态运行下与触发延迟角的关系以及在配置滤波器和系统接地故障后的变化规律。另外文章还分析了一套高压直流输电模拟系统的原理，并指出了其不足之处。 关键词： 过电压 目 录 1 1. 小型直流模拟系统仿真 4 1.1 小型直流模拟系统参数及电路 4 1.1.1 调压器 4 1.1.2 整流变压器 5 1.2 仿真电路及参数 5 1.3仿真结果及分析 5 1.3.1 空载 7 1.3.2 电阻负载 12 1.4结论 18 2. 可控12脉动整流系统仿真 19 2.1电路图及参数 19 2.2仿真结果及分析 19 2.2.1各级直流输出电压 19 2.2.2网侧电流 29 2.3结论 31 3. 滤波器仿真 31 3.1 单调谐滤波器 32 3.1.1频率特性测定 32 3.1.2 实际效果验证 33 3.2 双调谐滤波器 34 3.2.1频率特性测定 35 3.2.2实际效果验证 35 3.3 高通谐滤波器 36 3.3.1频率特性测定 37 3.3.2实际效果验证 37 3.3 结论 38 4. 直流过电压仿真 39 4.1 发电机出口三相接地短路 39 4.1.1 输出各级直流电压波形及结论 39 4.1.2 输出各级阀上电压波形及结论 41 4.1.3 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论 42 4.2 发电机出口单相接地短路 44 4.2.1 输出直流电压波形 44 4.2.2 阀上电压波形 44 4.2.3换流变压器故障相电流和发电机健全相电流 45 4.3 直流输电线路直接接地 46 4.3.1 输出各级直流电压波形及结论 46 4.3.2 输出各级阀上电压波形及结论 47 4.3.3 换流变压器初级绕组及发电机出口电流波形及结论 48 4.4 换流变压器二次侧相间短路 49 4.4.1 Y-Y变压器相间短路 49 4.4.2 Y-△变压器相间短路 50 4.5 结论 51 参考文献 51 1. 小型直流模拟系统仿真 1.1 小型直流模拟系统参数及电路 该直流模拟系统的电路图见图1所示。其中关键器件为调压器及整流变压器，型号及参数如下。 图1、小型直流模拟系统的电路图 1.1.1 调压器 型号：TSA-20/0.38/0-0.42（由于输出的最大功率为20KW，此外负载为一个谐波发生器，调压器的抗谐波能力差，功率应大些，建议按30—40KVA） 1.1.2 1.2 仿真电路及参数 采用PSCAD 4.2.1 进行电路仿真。总电路图如图2所示。 图2、小型直流模拟系统的仿真电路图 图中，三相发电机采用无限大理想电源，发电机后级的隔离变压器以及三相三绕组变压器的正序电抗均为0.1p.u. 1.3仿真结果及分析 本电路的原理为：三相三绕组变压器的初级采用了一个星形连接的三相交流调压电路，从而改变晶闸管的触发延迟角即可改变施加在三相三绕组变压器初级电压的幅值，进而改变后级12脉动整流器的输出直流电压值。关于此电路中的星形连接的三相交流调压电路的具体原理，参见文献[1]. 作为一个12脉动HVDC模拟装置，本电路的优点是在低压侧进行调压，节约成本，但是缺点是本电路的原理不同于HVDC中的整流器中利用晶闸管的触发延迟角调整输出直流电压幅值，而是利用晶闸管调整整个整流装置的输入交流电压，也就是相当于HVDC系统中改变阀侧绕组电压幅值。这样，尽管晶闸管的角度确实可以改变输出直流电压幅值与波形，但是其波形的改变已经不同于HVDC中改变触发延迟角造成的改变，因此不能利用HVDC中触发延迟角改变的影响解释本电路系统的输出波形。以下利用仿真结果对此进行详细说明。 图3所示波形为交流调压系统输入与输出的电压波形图，此时晶闸管移相角为20°（由于原理不同于整流电路，故将本电路的晶闸管导通相对于输入交流电压正向过零点处延迟的角度称为移相角，这与文献[1]相符）。图中绿线为输入电压波形，蓝线为电压输出波形。图中可见，交流调压系统的作用是降低交流电压幅值，保持频率不变，产生与移相角度数相同的相移，畸变电压波形。 图3、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相角20°） 增加移向角，可以发现输出电压幅值下降并且出现电压支离破碎的情况。图4示出了移相角50°时的输入及输出电压波形图。输出波形的解释请参阅文献[1]中关于三相交流调压电路部分的叙述。 图4、交流调压系统输入与输出电压波形图（移相角50°） 以下本电路整体的仿真结果及分析。 1.3.1 空载 首先，取移相角为