计及调相机的直流馈入受端电网无功补偿优化研究

发布时间：2020-05-22 19:11

【摘要】：由于我国能源资源和生产力分布不均衡,高压直流输电(HVDC)在远距离传输等方面优势明显,在我国得到广泛应用。但是,伴随着接入容量的不断增加,电网的运行管理更加严峻,如大规模直流馈入受端电网后暂态稳定特性减弱问题,短路电流超标问题等,严重威胁着电网的安全运行。因此研究受端系统的电压稳定性是一个迫切需要解决的问题。本文对HVDC馈入受端后的电网稳定性问题进行了如下的研究:(1)针对直流馈入引起的电压稳定性的问题,分析了其产生的原因并给出了相应的分析方法,按数学模型的不同对其进行静态电压稳定性分析和动态电压稳定性分析,分析描述了交直流系统稳定常用指标,得出其优缺点。从原理和构成上对高压直流输电系统进行阐述,用戴维宁等效电路构建受端交流系统,建立交直流输电系统的等值模型。(2)分析了不同换流站无功补偿设备对电压稳定性的影响,介绍了同步调相机的发展史以及其工作原理,对调相机的技术特点进行分析并得出调相机带来的不足之处,提出相应措施。通过对某一实际区域电网分析其直流受电能力的影响因素,并通过直流多馈入短路比来衡量受端系统对多回直流的支撑能力。分析了该区域交直流受电耦合关系,对其进行电压约束分析、换相失败约束分析。分析了调相机对受端接纳能力的影响,通过改变调相机的容量研究其对直流多馈入短路比的影响,通过仿真得出调相机可以在发生直流连续换相失败后提供紧急无功支援,提高了该区域受端电网的动态无功支撑能力和受电极限。(3)针对直流馈入引起的短路电流超标问题,如何在保证电力系统电压稳定的前提下,实现短路电流的有效控制进行了研究,提出一种考虑灵敏度降维策略的综合限制短路电流措施优化配置方法。首先,分析了限流的一般限制措施和专用措施,研究不同限流措施如何改变序网阻抗矩阵元素,分析得出限流措施和越限节点短路电流之间存在的灵敏度关系,基于限流措施灵敏度,提出了一种决策变量降维策略;其次,建立了兼顾限流措施投资成本、限流效果和系统稳定水平的数学模型,应用自适应混合粒子群优化算法寻找最优限流方案。通过对改进IEEE9节点系统和某实际地区电网的分析验证了所提方案的有效性。
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交直流系统,等值模型,短路比

妒垦绗宦畚?第二章交直流电压稳定性分析方法与建模12图2.1 交直流系统的等值模型Fig. 2.1 EquivalentmodelsofAC and DC systems交直流输电系统的参数含义如表所示：表2.1 交直流系统的参数值Tab.2.1 Parameter valuesforAC / DCsystems系统参数含义系统参数含义dU 直流电压 Z 受端交流系统等值阻抗dI 直流电流 E 0交流系统等值电势dP 直流有功cX 换流变压器漏抗值dQ 直流无功 V 换流站交流母线电压cB交流滤波器和无功补偿电容的等值导纳cQ交流滤波器和无功补偿电容的无功下面对分析交直流系统稳定性的常用指标进行具体介绍：2.3.1 短路比 SCR/有效短路比 ESCR已往的的研究是按照换流母线的短路比的大小来对交流系统的强弱程度进行区分：短路比越大，意味着交流系统具有的电压支撑能力越强，受到直流系统的影响就越小，系统就更加稳定。因此在受端电网的建设中得到广泛应用。文献[39-43]从机理和数学上对有效短路比进行解析，通过计算受端交流母线的短路比的大小来量化分析交直流的交

示意图,并联电容器,接入系统,示意图

系统的稳定性。并联电容器投切需要成组投退，投退值是离散变量，因此无法做到对其进行连续调节。下图2.2 为系统接入可投切并联电容器的示意图。一般情况下，，并联电容器接于变压器的第三绕组而非电力线路上。图 2.2 并联电容器接入系统的示意图Fig. 2.2 Schematic diagramoftheparallelcapacitoraccesssystem（2）静止无功补偿器SVC 可以对无功输出进行连续调节，并且可以正、反向调节。是一种不受超前一滞后范围限制、可以实时补偿的无功补偿装置，但当达到极限时，SVC 变成为一个简单的电容器，这可能是导致电压不稳定的一个原因。图2.3 SVC 接入系统示意图Fig. 2.3 Schematic diagramoftheSVC accesssystem
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM714.3

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