考虑HVDC特性的交直流混联电力系统并行恢复方法研究

发布时间：2020-05-14 04:04

【摘要】：大停电事故往往造成巨大的经济损失和不良的社会影响。研究科学有效的电力系统恢复方法,对缩短电网停电时间,减少停电损失具有十分重要的意义。本文围绕交直流电网的快速安全恢复问题,采用并行恢复的方式,研究了考虑送电路径恢复时间的区内机组启动次序决策方法、利用高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)输电系统实现多子区协作的并行恢复方法,并研究了相适应的分区方法以提升恢复方法的性能。论文主要工作内容包括以下几方面:(1)构建了考虑送电路径恢复时间的机组启动次序优化模型,提出了计及恢复时间、对地电容、支路数、可接入负荷量等因素的多路径搜索及优化选择方法,在此基础上提出了恢复效率最大化的机组启动次序决策方法。该方法在决策机组启动次序时同时考虑了路径恢复时间与机组的启动过程,送电路径的选择兼顾了快速性、安全性和灵活性,可提高子区内系统的恢复效率。(2)分析了 HVDC的启动特性,设计了交直流混联电力系统的恢复架构,在机组启动次序优化模型的基础上构建了考虑HVDC启动条件的恢复优化模型,提出了利用HVDC参与子区协作的交直流电网并行恢复方法。该方法利用了 HVDC快速可控的特点,增加了系统电源点和分区数量,提高了子区的协作恢复能力,加速系统整体的恢复进程。(3)结合并行恢复方法的特点,研究了拓扑结构、停电前状态、HVDC、路径恢复时间等因素对系统分区的影响,并提出了基于改进标签传播算法和最小生成树理论的交直流电网两步式分区方法。该方法一方面将HVDC作为子区联络线,提高了 HVDC对并行恢复的价值,另一方面缩小了局部交流子区之间恢复时间的差异,克服因部分子区恢复时间长而延缓区间并联时刻的短板效应,从整体上提升并行恢复方法的性能。(4)本文通过标准测试算例分析分别说明了所提方法的基本特征,并结合某省实际电网现状和直流发展趋势构建了测试算例,对电网的并行恢复过程进行仿真,综合验证了本文方法的有效性,并开发了一套交流电力系统恢复智能决策软件辅助实践了部分成果。综上,本文研究了计及送电路径恢复时间、考虑HVDC快速可控特性的电网并行恢复方法,以及结合恢复方法特点的辅助分区方法,丰富了电力系统恢复理论,相关研究成果通过了以实际电网为基础的实践验证。
【图文】：

布局图,国家电网,特高压,布局图

率、利于接入可再生能源发电、解决城市电网电磁环网安全隐患等［２５－２６］。可见，现逡逑代电力系统已经由传统的交流电网逐步向交流电网中包含直流系统的交直流混联逡逑电网发展［２７＿３（）］，如图１－１所示为国家电网２０１８年特高压直流布局图［２５，２７］。由图可逡逑以看出，各大区域电网之间基本实现直流互联，而且部分区域电网内部也有直流系逡逑统，如华北电网的张北柔直工程。直流系统的广泛接入交流电网使得交直流混联电逡逑力系统的恢复呈现新的特征。若交直流混联系统发生大停电，如何利用位于边界的逦＇逡逑２逡逑

大停电

１．２邋研究意义逡逑尽管电力系统发生大面积停电事故的概率非常小，一旦大停电发生，则对人类逡逑社会带来巨大的负面影响。图１－２所示为近十几年世界范围内著名的电网大停电逡逑损失统计情况。逡逑７０逡逑２００３美加大停电■逡逑６０－逡逑５０＂逦■邋２０１２印度大停电逡逑Ｏ邋４０－逡逑~k逦２００９巴西大停电■邋２０１５土耳其大停电逡逑■ｔｆ邋川逦■逡逑ｊ变邋２００６西欧逡逑２０邋ｊｆｆ？电＿２0１８巴西大停电逡逑１０－逡逑２０１６南澳大停电逡逑Ｑ逦｜逦５逦｜逦Ｉ逦｜逦｜逦｜逦逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逦２５逦３０逡逑停电持续时间／ｈ逡逑图１－２近年来著名大停电损失统计逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｆａｍｏｕｓ邋ｂｌａｃｋｏｕｔｓ邋ｉｎ邋ｒｅｃｅｎｔ邋ｙｅａｒｓ逡逑北美可靠性委员会ＮＥＲＣ邋２００３年发布的报告统计了自上世纪六十年代起世界逡逑范围内的大停电事故结果，并指出故障损失的减小很大程度上依赖于系统恢复的逡逑快速实现［３１］。通过对电力系统停电事故后的恢复问题进行全面、深入和系统性的逡逑分析，结合电网调度运行部门对恢复的认识和需求，研究电网恢复的优化决策方法，逡逑有助于制定科学有效的系统恢复方案，进而加快大停电后电网的快速建立和用户逡逑供电的快速恢复，，尽可能减少大停电对电力企业、电力用户和社会的负面影响。逡逑基于此，本文以快速安全恢复停电电网为主要目标，研究交直流混联电网的恢逡逑复方法。相关研究成果对电力系统恢复具有丰富的理论和实践意义，并主要体现在逡逑如下四个方面：逡逑（１）提氋电网恢复效率
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM732

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