高压直流输电与柔性交流输电控制装置 静止换流器在电力系统中的应用 applications of static converters in power systemsPDF电子书下载

译者的话 1

原书前言 1

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第1章 高压直流输电概述 1

1.1 引言 1

目录 1

1.2 交流输电与直流输电的技术比较 6

1.2.1 输电成本评估 6

1.2.2 技术特性评估 7

1.2.3 可靠性和可用率的评估 9

1.2.4 直流输电的应用 9

1.3.1 单极结构 10

1.3 高压直流输电系统的类型 10

1.3.2 双极结构 11

1.3.3 同极结构 11

1.4 参考文献 12

第2章 换流器的类型 13

2.1 引言 13

2.2 电流源换流器（CSC） 14

2.2.1 无换相交叠期的情况 15

2.2.2 换相交叠期小于60°时的情况 17

2.3 电压源换流器（VSC） 21

2.3.1 引言 21

2.3.2 控制交流电流的VSC 23

2.3.3 控制交流电压的VSC 26

2.5 参考文献 29

2.4 结束语 29

第3章 电力换流器的同步技术 30

3.1 引言 30

3.2 关于GFU的评述 31

3.2.1 按相控制（IPC）单元 31

3.2.2 等间隔脉冲控制（EPC）单元 31

3.3 GFU的设计与分析 32

3.3.1 传统型GFU 32

3.3.2 DQ0型GFU 34

3.3.3 两者的比较 36

3.4 对两种GFU的测试 37

3.4.1 失去同步电压 37

3.4.2 谐波畸变测试 39

3.5 对一个测试系统的EMTP仿真 40

3.5.1 系统模型的启动 41

3.5.2 电流指令值作10％的阶跃变化 43

3.5.3 单相故障 43

3.5.4 直流线路故障 46

3.6 结论 47

3.7 致谢 47

3.8 参考文献 47

第4章 HVDC的控制 49

4.1 历史背景 49

4.2 HVDC的控制功能 50

4.3 两端直流输电系统的基本控制原理 51

4.4 电流裕度控制方法 54

4.4.1 整流器运行模式 54

4.4.2 逆变器运行模式 55

4.5 整流器的电流控制 57

4.6 逆变器的关断角控制 58

4.6.1 γ角的测量方法 59

4.6.2 γ角的预估方法 59

4.7 分层控制 62

4.7.1 双极控制器 62

4.7.2 极控制器 62

4.7.3 阀组（VG）控制器 63

4.8 扰动之后的控制行为 65

4.9 参考文献 66

第5章 强迫换相的HVDC换流器 68

5.1 引言 68

5.2 用于HVDC换流器的换相技术 68

5.2.1 换相的定义 68

5.2.3 电路换相 70

5.2.2 电网换相 70

5.2.4 自换相 72

5.2.5 换流器的运行区域 75

5.3 用于高压直流输电的强迫换相换流器的例子 77

5.3.1 电路换相换流器 77

5.3.2 自换相换流器 80

5.4 参考文献 81

第6章 用于HVDC系统的电容换相换流器 84

6.1 电容换相换流器 84

6.1.1 无功功率管理 85

6.1.2 晶闸管阀模块 85

6.2 可控串联电容换流器（CSCC） 86

6.3 CCC与CSCC的比较 87

6.3.1 稳态特性 87

6.3.2 暂态特性 90

6.4 阿根廷-巴西之间的Garabi背靠背联网工程 93

6.4.1 阀应力 94

6.4.2 交流开关装置 94

6.4.3 交流滤波器 94

6.4.4 晶闸管阀模块 96

6.4.5 模块化设计的好处 97

6.5 结束语 98

6.6 致谢 98

6.7 参考文献 98

第7章 静止同步补偿器——基于链式换流器的STATCOM 100

7.1 引言 100

7.2 链式换流器 102

7.2.1 单级的额定值 103

7.2.2 损耗 104

7.3 链式STATCOM的优点 105

7.4 产品设计 106

7.5 致谢 107

7.6 参考文献 107

第8章 采用电压源换流器的HVDC系统 109

8.1 引言 109

8.2 基于VSC的HVDC的基本元件 110

8.2.1 电压源换流器 110

8.2.2 XLPE电缆 110

8.3 电压源换流器 111

8.3.1 VSC的运行原理 111

8.3.2 设计应考虑的因素 114

8.4 应用 116

8.4.1 在环境敏感区域（如城市中心）的应用 116

8.4.2 小规模再生能源的馈入 117

8.4.3　风力发电场接入系统 118

8.4.4　现有输电走廊的增容 119

8.4.5　改善城市中心的供电可靠性 119

8.5 丹麦Tjaereborg风力发电工程 120

8.5.1 工程说明 120

8.5.2 主要数据 121

8.5.3 电压源换流器的运行状态 121

8.5.4　电能质量 121

8.5.5　控制系统 121

8.5.8　现场所做的试验 122

8.5.9　优点 122

8.6　向远方（如岛屿等）供电 122

8.5.7　建筑物 122

8.5.6　直流电缆 122

8.7　非同步互连 124

8.7.1 澳大利亚新南威尔士和昆士兰之间的Directlink工程 124

8.7.2　系统的主要部件 124

8.7.3　控制系统 126

8.8　结束语 126

8.9　致谢 126

8.10　参考文献 126

第9章　有源滤波器 127

9.1 引言 127

9.2　直流滤波器 130

9.3　交流滤波器 130

9.3.1　测试系统 130

9.3.2　控制原理 131

9.3.3　试验结果 135

9.4　结束语 137

9.5　致谢 137

9.6　参考文献 138

第10章 高压直流输电系统中的典型扰动 140

10.1 引言 140

10.2 用于HVDC控制研究的CIGRE标准测试系统模型 140

10.3　所用控制系统的详细模型 143

10.3.1　整流器控制单元 143

10.3.2　逆变器控制单元 145

10.4　试验结果 146

10.4.1　控制器优化试验 146

10.4.2　模式转换 149

10.4.4　逆变侧5个周波单相故障（多次换相失败） 150

10.4.3　逆变侧1个周波单相故障（单次换相失败） 150

10.4.5　逆变侧5个周波三相故障 151

10.4.6　整流侧5个周波单相故障 151

10.4.7　整流侧5个周波三相故障 152

10.4.8　整流侧直流线路故障 152

10.4.9　逆变侧直流线路故障 152

10.5　结束语 155

10.6　致谢 155

10.7　参考文献 155

第11章　先进控制器 156

11.1　引言 156

11.2　一个先进VDCL单元的应用 156

11.2.1 引言 156

11.2.2　模糊推理 157

11.2.3　RBF NN的结构 158

11.2.4　方法学 159

11.2.5　用于本项研究的HVDC系统 161

11.2.6　结果和讨论 162

11.3　结论 167

11.4　致谢 167

11.5　参考文献 167

第12章　测量与监视 169

12.1 引言 169

12.2　监视的信号 169

12.3　过电流保护 170

12.4　过电压保护 172

12.5　致谢 173

12.6　参考文献 173

13.2　交直流系统的相互作用 174

13.2.1　系统特性 174

13.1 引言 174

第13章 交直流系统相互作用的实例研究 174

13.2.2　直流控制器特性 175

13.3 多端HVDC系统 176

13.3.1　整流器1的远方三相故障 178

13.3.2　容量较小的逆变器2的换相失败 179

13.4 印度Chandrapur HVDC换流站谐波相互作用 182

13.5　结论 184

13.6　致谢 185

13.7　参考文献 185

第14章 电力系统分析的仿真工具 186

14.1 引言 186

14.2 IREQ的混合仿真器 186

14.3.1 EMTP 191

14.3 离线数字仿真软件包 191

14.3.2 EMTDC/PSCAD 192

14.4 实时数字仿真器 195

14.4.1 方法学 197

14.4.2 硬件方面的考虑 198

14.4.3 软件方面的考虑 198

14.4.4 用户图形界面（GUI） 199

14.4.5 实时数字仿真器的有效性验证 199

14.4.6 硬件实现 200

14.5 目前情况和发展趋势 200

14.6 致谢 201

14.7 参考文献 201

15.3.1 晶闸管阀 203

15.3 未来10年的情况 203

15.2 过去10年的情况 203

15.1 引言 203

第15章 现代高压直流输电技术的发展水平 203

15.3.2 自换相阀 206

15.3.3 有源滤波器 206

15.3.4 可调谐的交流滤波器 209

15.3.5 交流量和直流量的检测 210

15.3.6 基于数字信号处理器（DSP）的控制器 211

15.3.7 紧凑型换流站设计 211

15.3.8 深井接地极 212

15.4 结束语 213

15.5 致谢 213

15.6 参考文献 214

作者介绍 215