提升电力系统安全稳定性的VSC分析与控制策略研究
发布时间：2021-11-02 22:24
为了安全可靠地消纳新能源、促使能源改革稳固进行,电压源型换流器（VSC）已经成为目前学术研究的热点之一。由于VSC具有不存在换相失败问题、谐波水平低、可提供交流电压支撑等技术优点,其可广泛应用于城市电力传输、向无源系统供电、风电并网等领域。但在某些特定应用场景下,为了实现电网的安全稳定运行,VSC的分析与优化控制问题仍需进一步研究和完善。本文以含VSC的交直流电力系统为研究对象,围绕不同应用场景下的系统分析、控制策略等相关问题展开研究。主要工作如下:（1）设计了提升无源工业负荷故障穿越能力的VSC控制策略。由于无源工业负荷对于电压变化比较敏感,因此保证电压稳定是提升其故障穿越能力的关键。论文首先分析了在故障下,影响无源系统交流电压的主要因素,并在此基础上,改进了VSC外环控制器的限幅策略,并提出了一种基于受端交流电压测量的频率滞回控制。通过PSCAD/EMTDC仿真进行验证分析,结果表明该控制方法能有效地帮助无源工业负荷穿越故障,实现稳定运行。（2）提出了改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略。在多直流馈入系统中,由于直流落点密集,在故障下,可能引起多回直流发生同时换相失...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 课题的研究现状
1.2.1 VSC数学模型与仿真建模
1.2.2 无源交流系统中VSC的分析及控制策略
1.2.3 有源交流系统中VSC的分析及控制策略
1.3 论文的主要工作
第二章 提升无源工业负荷故障穿越能力的VSC-HVDC控制策略及分析
2.1 引言
2.2 无源工业系统拓扑
2.3 无源系统中的VSC-HVDC的控制模型
2.3.1 VSC数学模型
2.3.2 VSC无源控制器
2.4 提升无源负载故障穿越能力的VSC控制策略
2.4.1 VSC改进限幅控制策略
2.4.2 VSC频率滞回控制
2.5 仿真验证及对比
2.5.1 送端单相金属性接地故障
2.5.2 送端三相金属性接地故障
2.6 本章小结
第三章 改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略
3.1 引言
3.2 广东直流分区工程介绍
3.3 有源系统中VSC-HVDC的控制模型
3.4 VSC频率控制策略
3.4.1 D轴频率控制策略
3.4.2 Q轴辅助控制策略
3.5 广东电网实例计算
3.5.1 东部分区双回线路短路故障
3.5.2 GD09传统直流双极闭锁故障
3.6 本章小结
第四章 VSC-HVDC送出的海上风电场接入点选择方法
4.1 引言
4.2 海上风电场通过VSC-HVDC接入电网拓扑
4.3 海上风电场接入点选择的影响因素及计算指标
4.3.1 岸上VSC换流站的交流电压支撑能力
4.3.2 由风功率变化引起的电压波动
4.3.3 VSC-HVDC输电系统的工程造价
4.4 指标的权重确定方法
4.4.1 客观权重系数的计算方法
4.4.2 主观权重系数的计算方法
4.4.3 综合权重系数的计算方法
4.5 浙江电网实例计算
4.5.1 最优接入点选择
4.5.2 接入方案验证
4.6 本章小结
第五章 基于MMC-STATCOM实现电网的恒电压运行
5.1 引言
5.2 实现恒电压运行的优势
5.2.1 抵御故障扰动及提高系统稳定性
5.2.2 缓解大规模可再生能源接入电网引起的电压波动问题
5.2.3 最小化系统网损
5.3 实现恒电压运行的技术方法
5.4 实现恒电压运行的MMC-STATCOM容量评估
5.4.1 交流输电线路的无功功率吞吐特性分析
5.4.2 MMC-STATCOM容量估算
5.4.3 MMC-STATCOM实际安装方式
5.5 广东电网在恒电压运行下的实例计算
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究工作展望
附录(柔性直流输电工程列表)
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]异步联网下多直流送出系统的功率稳定性分析及评价标准[J]. 陈义宣,肖亮,李玲芳,朱欣春,彭俊春,徐政. 高电压技术. 2019(01)
[2]500kV柔性直流电网直流断路器操作过电压研究[J]. 韩雪,杨鸣,司马文霞,袁涛,付峥争. 高电压技术. 2019(01)
[3]欧盟的REserviceS项目以及对我国风电及光伏参与电网调频的启示[J]. 傅业盛,桑妲,曹炜,张正,张捷. 电网技术. 2019(02)
[4]适用于背靠背柔性直流输电的双环附加频率控制[J]. 曾令康,李大虎,姚伟,孙建波,刘佳,文劲宇. 电力自动化设备. 2018(12)
[5]基于ADPSS的含背靠背MMC-HVDC系统的交直流电网机电-电磁混合仿真研究[J]. 蔡普成,向往,彭红英,穆清,文劲宇. 电网技术. 2018(12)
[6]无源负荷侧无功功率快速供给的VSC-MTDC系统故障穿越协调控制[J]. 王晓兰,赵巧玲. 电力自动化设备. 2018(11)
[7]连接无源网络的VSC-HVDC优化虚拟同步机控制及参数分析[J]. 江斌开,王志新,包龙新,秦华. 中国电机工程学报. 2018(22)
[8]直流断路器及阻尼快速恢复系统在舟山多端柔性直流输电工程中的应用[J]. 刘黎,俞兴伟,乔敏. 浙江电力. 2018(09)
[9]舟山5端柔直孤岛状态检测和控制模式切换[J]. 李志果,胡仙来,孟庆霖. 电工技术. 2018(13)
[10]背靠背直流输电技术及其在鲁西异步联网工程中的应用[J]. 杨柳,朱喆,侯婷,卢毓欣,许树楷,刘涛. 南方电网技术. 2018(04)
博士论文
[1]MMC-STATCOM控制策略的研究[D]. 井济民.哈尔滨工业大学 2017
[2]含VSC-HVDC的交直流电力系统建模、分析与控制相关问题研究[D]. 刘昇.浙江大学 2016
[3]含VSC交直流互联系统的建模与安全稳定控制研究[D]. 唐庚.浙江大学 2016
[4]交直流电力系统暂态稳定分析与控制问题研究[D]. 黄弘扬.浙江大学 2014
[5]模块化多电平换流器型直流输电若干问题研究[D]. 屠卿瑞.浙江大学 2013
[6]新型混合双馈入直流输电系统的基础特性研究[D]. 郭春义.华北电力大学 2012
[7]基于电压源换流器的高压直流输电系统数学建模与仿真分析[D]. 郑超.中国电力科学研究院 2006
硕士论文
[1]MMC-STATCOM应用于祁韶直流的无功补偿特性研究[D]. 冯程程.湖南大学 2018
本文编号：3472484
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：121 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题的背景和意义
1.2 课题的研究现状
1.2.1 VSC数学模型与仿真建模
1.2.2 无源交流系统中VSC的分析及控制策略
1.2.3 有源交流系统中VSC的分析及控制策略
1.3 论文的主要工作
第二章 提升无源工业负荷故障穿越能力的VSC-HVDC控制策略及分析
2.1 引言
2.2 无源工业系统拓扑
2.3 无源系统中的VSC-HVDC的控制模型
2.3.1 VSC数学模型
2.3.2 VSC无源控制器
2.4 提升无源负载故障穿越能力的VSC控制策略
2.4.1 VSC改进限幅控制策略
2.4.2 VSC频率滞回控制
2.5 仿真验证及对比
2.5.1 送端单相金属性接地故障
2.5.2 送端三相金属性接地故障
2.6 本章小结
第三章 改善异步分区电网频率稳定性的VSC-HVDC控制策略
3.1 引言
3.2 广东直流分区工程介绍
3.3 有源系统中VSC-HVDC的控制模型
3.4 VSC频率控制策略
3.4.1 D轴频率控制策略
3.4.2 Q轴辅助控制策略
3.5 广东电网实例计算
3.5.1 东部分区双回线路短路故障
3.5.2 GD09传统直流双极闭锁故障
3.6 本章小结
第四章 VSC-HVDC送出的海上风电场接入点选择方法
4.1 引言
4.2 海上风电场通过VSC-HVDC接入电网拓扑
4.3 海上风电场接入点选择的影响因素及计算指标
4.3.1 岸上VSC换流站的交流电压支撑能力
4.3.2 由风功率变化引起的电压波动
4.3.3 VSC-HVDC输电系统的工程造价
4.4 指标的权重确定方法
4.4.1 客观权重系数的计算方法
4.4.2 主观权重系数的计算方法
4.4.3 综合权重系数的计算方法
4.5 浙江电网实例计算
4.5.1 最优接入点选择
4.5.2 接入方案验证
4.6 本章小结
第五章 基于MMC-STATCOM实现电网的恒电压运行
5.1 引言
5.2 实现恒电压运行的优势
5.2.1 抵御故障扰动及提高系统稳定性
5.2.2 缓解大规模可再生能源接入电网引起的电压波动问题
5.2.3 最小化系统网损
5.3 实现恒电压运行的技术方法
5.4 实现恒电压运行的MMC-STATCOM容量评估
5.4.1 交流输电线路的无功功率吞吐特性分析
5.4.2 MMC-STATCOM容量估算
5.4.3 MMC-STATCOM实际安装方式
5.5 广东电网在恒电压运行下的实例计算
5.6 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 研究工作展望
附录(柔性直流输电工程列表)
参考文献
攻读博士学位期间的学术成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]异步联网下多直流送出系统的功率稳定性分析及评价标准[J]. 陈义宣,肖亮,李玲芳,朱欣春,彭俊春,徐政. 高电压技术. 2019(01)
[2]500kV柔性直流电网直流断路器操作过电压研究[J]. 韩雪,杨鸣,司马文霞,袁涛,付峥争. 高电压技术. 2019(01)
[3]欧盟的REserviceS项目以及对我国风电及光伏参与电网调频的启示[J]. 傅业盛,桑妲,曹炜,张正,张捷. 电网技术. 2019(02)
[4]适用于背靠背柔性直流输电的双环附加频率控制[J]. 曾令康,李大虎,姚伟,孙建波,刘佳,文劲宇. 电力自动化设备. 2018(12)
[5]基于ADPSS的含背靠背MMC-HVDC系统的交直流电网机电-电磁混合仿真研究[J]. 蔡普成,向往,彭红英,穆清,文劲宇. 电网技术. 2018(12)
[6]无源负荷侧无功功率快速供给的VSC-MTDC系统故障穿越协调控制[J]. 王晓兰,赵巧玲. 电力自动化设备. 2018(11)
[7]连接无源网络的VSC-HVDC优化虚拟同步机控制及参数分析[J]. 江斌开,王志新,包龙新,秦华. 中国电机工程学报. 2018(22)
[8]直流断路器及阻尼快速恢复系统在舟山多端柔性直流输电工程中的应用[J]. 刘黎,俞兴伟,乔敏. 浙江电力. 2018(09)
[9]舟山5端柔直孤岛状态检测和控制模式切换[J]. 李志果,胡仙来,孟庆霖. 电工技术. 2018(13)
[10]背靠背直流输电技术及其在鲁西异步联网工程中的应用[J]. 杨柳,朱喆,侯婷,卢毓欣,许树楷,刘涛. 南方电网技术. 2018(04)
博士论文
[1]MMC-STATCOM控制策略的研究[D]. 井济民.哈尔滨工业大学 2017
[2]含VSC-HVDC的交直流电力系统建模、分析与控制相关问题研究[D]. 刘昇.浙江大学 2016
[3]含VSC交直流互联系统的建模与安全稳定控制研究[D]. 唐庚.浙江大学 2016
[4]交直流电力系统暂态稳定分析与控制问题研究[D]. 黄弘扬.浙江大学 2014
[5]模块化多电平换流器型直流输电若干问题研究[D]. 屠卿瑞.浙江大学 2013
[6]新型混合双馈入直流输电系统的基础特性研究[D]. 郭春义.华北电力大学 2012
[7]基于电压源换流器的高压直流输电系统数学建模与仿真分析[D]. 郑超.中国电力科学研究院 2006
硕士论文
[1]MMC-STATCOM应用于祁韶直流的无功补偿特性研究[D]. 冯程程.湖南大学 2018
本文编号：3472484
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