【摘要】：高壓直流輸電(HVDC)由于自身結(jié)構(gòu)相對簡單、性能良好,在大功率、遠距離輸電中扮演著越來越重要的角色,且與傳統(tǒng)的高壓交流輸電(HVAC)相比,其具有潮流快速可控、輸電線路造價和系統(tǒng)運行費用低、不存在功角穩(wěn)定問題等優(yōu)點。但由于HVDC輸電線路長度通�？蛇_數(shù)百甚至是上千千米且線路沿線的地理環(huán)境變化多端,輸電線路一旦在某點處發(fā)生故障,故障點將很難找到,為減少電網(wǎng)損失和提高用戶用電安全性,急需發(fā)展可靠的HVDC輸電線路故障定位技術(shù)。實現(xiàn)HVDC輸電線路故障測距的關(guān)鍵是能夠準確識別并檢測出線路的故障信號。本文采用小波分析的信號處理方法對線路發(fā)生單極、雙極故障時獲得的故障暫態(tài)電流行波信號進行分析,并利用故障定位的行波方法,計算出故障點到達線路測量點的距離。主要研究內(nèi)容包括:首先,本文在電磁暫態(tài)仿真軟件PSCAD/EMTDC自帶的CIGER HVDC Benchmark模型基礎(chǔ)之上,利用該軟件搭建出了±500kV高壓直流輸電系統(tǒng)的仿真模型。仿真運行結(jié)果表明,HVDC輸電系統(tǒng)正常運行和輸電線路發(fā)生接地故障兩種情形均能通過該模型模擬出來。其次,本文詳細介紹了行波的基本理論和定位方法。行波的基本理論包括暫態(tài)行波的產(chǎn)生、輸電線路行波的傳輸特性、行波的折反射。鑒于兩極線路之間存在耦合,提出可利用相模變換進行解耦,獲取線模分量進行信號分析。傳統(tǒng)的行波測距方法包括單端測距法和雙端測距法,但這兩種方法均受故障初始行波波頭識別和行波波速取值的影響。因此本文提出采用小波分析的信號處理方法提取行波波頭,采用不受波速影響的行波測距方法消除波速對測距精度的影響。再次,介紹了小波分析的相關(guān)理論,包括連續(xù)小波變換、離散小波變換和二進制小波變換、多分辨率分析以及多孔算法等基本理論。著重介紹了本文所選用的三次B樣條二進小波函數(shù)以及小波變換的模極大值理論在行波定位中應(yīng)用的可行性。最后,提出采用小波分析的信號處理方法對雙極故障信號進行分析。文章從單極短路接地故障入手,利用小波分析處理行波波頭,得到故障突變點對應(yīng)時刻,并采用行波測距方法對輸電線路進行故障定位。計算結(jié)果表明,不受波速影響的雙端測距方法定位精度更高。然后將其與小波分析的信號處理方法用于雙極故障測距中,測距結(jié)果表明小波分析在雙極故障信號的分析中同樣具有應(yīng)用價值。
【圖文】：

ＣＩＧＥＲＨＶＤＣ模型（ＣＩＧＥＲＨＶＤＣ邋Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ邋Ｍｏｄｅｌ）是第一個基于高壓直流輸電技逡逑術(shù)控制研究的標準模型，該模型于１９９１年被ＣＩＧＥＲ高壓直流輸電控制工作組建立完成，逡逑具體結(jié)構(gòu)如圖２－１所示。該模型存在于電磁暫態(tài)仿真軟件ＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣ的實例庫中。逡逑２．５［ｏｈｍ］邋２．５［ｏｈｍ］逡逑＞邋ｒｒｒｒ＼邐—｜邋ｒ＾ｒｒ－ｒ＼邋」逡逑０．５９６８［Ｈ］邐０．５９６８ＩＨ１逡逑Ｒｂｕｓ「系邐豐邐Ｉｂｕｓ逡逑＾邋＾邋Ｉ邋ｆ邐＾逡逑Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ邐Ｉｎｖｅｒｔｅｒ逡逑圖２－１邋ＣＩＧＥＲ邋ＨＶＤＣ模型圖逡逑ＣＩＧＥＲ邋ＨＶＤＣ模型的換流站出口電壓為５００ｋＶ，且其提供了較為完善的直流輸電系統(tǒng)逡逑的控制系統(tǒng)和主要電氣設(shè)備，因此只需在它的基礎(chǔ)上修改完善，便可搭建出功能比較完備逡逑的±５００ｋＶ雙極兩端中性點接地的高壓直流輸電系統(tǒng)模型。逡逑８逡逑

邋��？0逡逑另外，為了方便在線路不同位置處設(shè)置故障，搭建了兩段雙極輸電線路，，具體結(jié)構(gòu)如逡逑圖２－５所示。逡逑Ｎ２邐ｉｊ邋＾＜＾３邐ＰＣＴＬｉｎｅｌｌ邐邐ＪＸＨｌｉｎｅ２邐Ｎ４逡逑？邐ＤＣＴＵｎｅｌ邐ＤＣＴＬｉｎｅｌ邐ＤＣＴｌ＿ｉｎｅ２邐ＤＣＴＵｎｅ２邐？逡逑圖２－５直流輸電線路仿真圖逡逑２．３控制系統(tǒng)模型的建立逡逑二次側(cè)控制系統(tǒng)對高壓直流輸電工程能否正常運行至關(guān)重要，其不僅能對輸電線路輸逡逑送功率的方向和大小進行調(diào)節(jié)，而且具有維護系統(tǒng)正常輸電以及加快線路故障后快速恢復(fù)逡逑正常的能力。為了準確研究ＨＶＤＣ輸電工程的穩(wěn)態(tài)運行和交直流系統(tǒng)發(fā)生故障時控制系統(tǒng)逡逑的調(diào)節(jié)性能，需要建立與實際控制系統(tǒng)一致的二次側(cè)控制系統(tǒng)仿真模型。逡逑２．３．】控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)逡逑本文仿真模型中，整流側(cè)采用定電流控制和定最小觸發(fā)角控制相結(jié)合的控制方式，而逡逑逆變側(cè)采用定電流控制和定熄弧角控制相結(jié)合的控制方式，但兩側(cè)均加入了低壓限流控制逡逑（ＶＤＣＯＬ）環(huán)節(jié)，此外在逆變側(cè)還設(shè)置了電流偏差控制。圖２－６為整個直流輸電系統(tǒng)控制逡逑部分的結(jié)構(gòu)圖。逡逑１３逡逑
【學(xué)位授予單位】：福州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM721.1

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本文編號：2590054