高压直流输电中无功补偿研究开题报告

 2022-11-05 10:16:02

1. 研究目的与意义

直流输电与交流输电相比有以下优点:首先,线路造价低,节省电缆费用。其次,运行电能损耗小,传输节能效果显著。适宜于海下输电。除了经济性,直流输电的技术性也可圈可点。能限制系统的短路电流。直流输电系统的稳定性较强。直流输电调节速度快,运行可靠。在正常情况下能保证稳定输出,在事故情况下可实现紧急支援,因为直流输电可通过晶闸管换流器快速调整功率、实现潮流翻转。

无功功率对电网的影响:无功功率会导致用电设备的容量增加,无功功率的增加,会导致电流增加,增加视在功率,从而导致变压器,发电机,及导线等其它电气设备的容量增加。由于无功功率的增加,线路和设备的总电流会增加,因此设备和线路的损耗也会增加。无功功率还会使变压器和线路的电压降增大,如果是冲击性无功功率负载,电压还会产生剧烈波动,从而恶化电能质量。由于无功功率的控制不当会对电网产生不可估量的损失,我们应对高压直流输电这种对无功功率需求较大的设备进行无功补偿。

机械投切的电容器,电抗器和同步调相机是传统形式的无功补偿设备,而静止无功补偿装置是较为新型的无功补偿装置。静止无功补偿装置在直流工程中已得到应用,英法海峡直流工程和加拿大恰图卡背靠背工程,还有中国和俄罗斯的黑河背靠背工程,青海 至西藏的直流工程等 都采用了静止无功补偿器。但它在直流工程中应用的仍较少。

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2. 课题关键问题和重难点

随着我国经济的发展,10KV配电网成为用户的主要电网,为了满足不断增加的用户需要,配电线路在不断的延伸,电网除了要消耗有功功率外,还要消耗一定的无功功率。功率因数越低,电网所需无功就越多,线损就越大。

随着系统结构日渐复杂,当系统受到较大干扰时,就可能在电压稳定薄弱环节导致电压崩溃。网络的功率因数和电压的降低将使电气设备得不到充分利用,降低了网络传输能力,并引起损耗的增加。

现如今遇到的关键问题及难点有:(1)把接触器作为投切开关时,响应速度慢,不能有效的跟踪补偿无功变化较快且有冲击性的负载系统;电容器在切除时会产生较高的过电压,投入时会产生较大的涌流,而且再次投入之前要充分放电。(2)用等容循环投切控制策略时,分组粗略且补偿精度差;用电系统长期处于欠补偿状态,平均功率因数低。(3)现在电网中存在大量的谐波,而电容器却非常脆弱,用纯电容器补偿形式补偿系统无功功率时,谐波电流容易被放大,导致用电设备、补偿电容器、投切开关等原件损坏。(4)在三相不平衡的负载系统中,不能有效的实行分相补偿。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

在以后,土地面积是稀缺资源。随着电力系统迅速突破以及用电设备的飞快增多,在未来对输电线路的扩容是不言而喻的。但重规划新的输电走廊、拓宽已有的输电走廊在未来也将会越来越困难,受到其他基础设施的限制。

因此,为输电线路扩容需要使用更为新型的单搭双回线路结构。保留原线路的换流器,拆除原有线路的输电塔、输电线和补偿设备。在原输电走廊中建设单搭双回线路,在原补偿设备的用地上建设容性直流输电换流器。

这样不仅可以实现对原有线路的扩容,而且为原有线路补偿了无功和谐波,即同时实现了扩容和补偿。文献[1]基于这个想法,为柔性直流输电线路设计了同时具有补偿功能和传输电能功能的控制策略。将基于dq坐标变换的无功补偿和谐波抑制策略融合进前馈解耦控制,得到改进型的前馈解耦控制。在仿真中已验证,该控制的应用,不仅可使高压直流输电线路的无功和谐波消除,而且可使柔性直流输电线路稳定地传输有功功率。文献[1]在实验中对该控制策略进行了进一步验证。实验结构证明,所提出的构想是完全可行的,而且所提出的改进型前馈解耦控制可以有效降低网测电流的THD,而且可使容性直流输电线路稳定传输有功。

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4. 研究方案

第一,设计研究高压直流输电中无功补偿的方案,查阅有关高压直流输电中无功补偿的中文文献以及外文文献。第二,研究高压直流输电中无功补偿方法以及研究高压直流输电中无功补偿算法。第三,进行有关高压直流输电中无功补偿的简单算例分析。

5. 工作计划

第一周:查阅关于高压直流输电中无功补偿研究的文献;

第二周:查阅有关高压直流输电中无功补偿研究的文献;

第三周:翻译导师给我们的外文文献并在规定时间内上传;

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