异步联网下高压直流参与的系统恢复策略

发布时间：2020-06-02 10:12

【摘要】：随着大功率、远距离高压直流输电系统的不断建设和快速发展,大规模交直流互联电网在我国正逐渐形成,异步联网即是其中一种典型的联网方式。异步电网是指送、受端系统仅通过直流通道互联的电网,相较于传统交流电网,其结构形态和运行特性都发生了重大改变。异步电网发生大停电后,高压直流的深度参与将使电力系统的恢复控制产生深刻变化。因此,作为安全防御领域内的新课题,研究异步联网下高压直流参与的电力系统恢复策略符合新一代电网发展的现实要求,具有重要的实际意义。本文基于传统交流系统的恢复理论,围绕异步联网下高压直流参与的系统恢复策略展开研究,以常规高压直流(line commutated converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的参与为研究重点,并对柔性直流(voltage source converter based high voltage direct current,VSC-HVDC)的参与进行初步探索。深入研究常规直流系统恢复与交流系统恢复的交互影响机制、常规直流的电源特性、停电电网的源网协调恢复优化、多直流馈入电网的分区、异步送/受端电网的并行协调恢复和基于柔性直流的黑启动优化等问题。论文的主要内容为:(1)高压直流启动与交流系统恢复的交互影响机制研究。明确常规直流启动时的最佳控制策略和以系统强度表征的交流系统支撑能力。基于电网络理论,分析主要影响系统强度的恢复操作,研究系统强度与交流系统恢复过程的量化关系,进而提出高压直流参与下的交流系统恢复策略。为验证该策略的正确性,以支撑直流启动为目的,研究停电电网局部网络快速重构的优化方法。所提高压直流参与下的交流系统恢复策略可为后文研究提供理论支撑。(2)高压直流支援下的源网协调恢复优化研究。基于常规直流启动和运行两阶段对系统强度的要求,研究交流系统的源网恢复对直流支援能力的影响,得出常规直流的出力特性函数,并提出“非树型恢复网络”的概念。以路径恢复表征源网协调恢复建立优化模型,提出对树型和非树型网络均适用的可行恢复方案生成方法,采用多种群遗传算法求得最优恢复方案。提出的直流出力特性函数和非树型恢复网络概念是高压直流参与系统恢复研究中的两个重要问题,可为后续研究奠定基础。(3)多直流馈入电网的分区恢复方法研究。综合考虑电网的社团结构特性、交直流系统恢复的交互影响机制,基于系统强度和多直流间的交互作用,提出新的分区原则和约束条件,进而建立多直流馈入电网的分区模型。采用改进的GN(Girven-Newman)分裂算法获得合理的分区方案,采用源网协调恢复优化方法分析分区恢复过程。所提方法对调度人员进行多直流馈入电网的分区决策和恢复方案的制定具有一定的指导意义和参考价值。(4)异步电网送、受端并行协调恢复的优化方法研究。该方法采用各端交流电网内串行、网间并行的思想,通过高压直流实现送、受端电网的并行协调恢复。提出各交流子网的送、受端角色定位原则,根据直流出力特性推导送、受端电网中各换流站的电源或负荷特性。在此基础上,建立送、受端电网并行协调恢复的优化模型,提出可确定直流启动时机和协调直流与送、受端电网恢复的优化方法。所提方法对异步电网恢复策略的研究具有一定的参考价值。(5)柔性直流参与电网恢复的黑启动优化初探。以柔性直流为黑启动电源,对停电电网的扩展黑启动优化进行初步研究。分析柔性直流作为黑启动电源的最佳控制策略,研究其黑启动过程中的电源特性,提出基于柔性直流的电网扩展黑启动优化方法。采用PSCAD/EMTDC软件搭建仿真模型,验证最优方案的可行性和有效性。结果表明,柔性直流系统是一种理想的黑启动电源,在黑启动过程中具有良好的吸收过剩无功功率和抑制工频过电压的能力。
【图文】：

恢复路径,优先关系,支路

一步恢复支路。右边支路必须后于左边实线圆圈表路未连接电源却已带电的情况。逡逑２逦７逦８逦９逦３逡逑？邋？邋⑤「？邋？逡逑⑧邋③逡逑５邋６逡逑⑨逦ｊ逦②逡逑４逡逑③逡逑逦１逡逑？逡逑图３－２邋ＩＥＥＥ邋９节点系统逡逑Ｆｉｇ．３－２邋ＩＥＥＥ邋９－ｂｕｓ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑表３－１支路优先权值逡逑Ｔａｂｌｅ邋３－１邋Ｐｒｉｏｒｉｔｙ邋ｖａｌｕｅ邋ｏｆ邋ｂｒａｎｃｈｅｓ逡逑编号逦１２３４５６７８权值邋０．７８逦０．９５逦０．５８逦０．４５逦０．１０逦０．２３逦０．８６逦０．４０逦０Ｉ逦Ｉ逦Ｉ邋．＊＊＊？？邋Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑Ｉ逦Ｉ逦Ｉ邋（邋３Ｉ邋（邋３Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逦Ｉ逡逑

节点,优先关系,支路,路径

华北电力大学博士学位论文的优先关系及电网连通性约束逡逑根据路径顺序逐步恢复的，从实际意复路径连通才能启动，即恢复路径存采用路径优先关系图（ｐａｔｈｐｒｅｃｅｄｅｎｃｅ邋ｇｒ先关系可以事先确定不同，，大规模输在恢复过程中动态确定的。以ｆｆｉＥＥ邋９个环网结构的非树型网络，如图３－２所图３－３为该系统的一种ＰＰＧ，图中虚线由黑启动电源所连支路开始，前序己恢线右边紧邻的支路集是与己恢复电网复支路。右边支路必须后于左边实线接电源却已带电的情况。逡逑２逦７逦８逦９逦３逡逑
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1

【参考文献】