特高压直流分层接入方式下无功电压协调控制技术

发布时间：2017-07-16 13:24

  本文关键词：特高压直流分层接入方式下无功电压协调控制技术

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【摘要】：全球能源资源禀赋与负荷中心的逆向分布特征决定了未来全球能源互联网必须能实现全球清洁能源的大规模、大范围配置。具备大容量、远距离输电能力的特高压直流输电技术为实现跨大区、高效率配置能源奠定了技术基础。随着多馈入特高压直流系统的形成,将对受端电网的无功支撑能力和潮流疏散带来严峻考验,影响电网的安全稳定运行。中国学者从电网结构出发,提出一种特高压直流分层接入不同电压等级交流电网的方式,即直流逆变站双极高、低端换流器通过换流变分别接入500kV/1000kV受端电网,并将在实际工程中投入应用。随着工程投运时间的邻近,为保证交直流系统的安全稳定运行,对于分层接入方式下受端混联系统的特性亟需一个整体的认识和研究。本文以实际特高压直流分层接入工程为背景,从以下三个方面对采用这一新型接入方式的系统进行了研究。首先,建立了分层接入方式下交直流混联系统的等效模型,在影响因素分析的基础上完善了分层接入短路比的定义,并分析了其对受端电网接纳能力的影响；推导了临界短路比和边界短路比的数学公式,提出了分层接入方式下受端系统强弱的量化判断标准。其次,在改进的交流侧分层接入相互作用因子基础上,同时考虑高低端换流器耦合作用,分析了分层系统无功电压的交互影响机理,在PSCAD中搭建等值仿真模型,通过稳态和动态时域仿真验证了分层接入方式下混联系统的无功电压耦合特性与交流侧和直流侧的交互影响均相关,并提出了一种可判断高低端换流器同时发生换相失败可能性大小的方法。最后,在不同的直流控制方式组合下,分析了混联系统的无功电压交互影响机理和影响因素；在考虑影响因素的差别和无功波动大小的基础上对比分析了不同控制方式的优缺点,提出一种针对受端混联系统,并适用于“强直弱交”电网情况的混合协调控制方式,PSCAD仿真验证表明该方式提高了交直流受端系统的运行稳定性和可靠性；最后,结合电网无功源现状提出了一种针对大容量交直流混联电网地区的无功电压预防-紧急协调控制方案。本文对于分层接入方式下受端交直流混联系统特性的整体研究和提出的相关策略和方法可为实际工程的安全稳定运行提供技术参考。
【关键词】：特高压直流 分层接入 评价指标 无功特性 协调控制策略
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM721.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 课题研究背景10-12
• 1.2 国内外研究现状12-14
• 1.2.1 特高压直流分层接入研究现状12-13
• 1.2.2 交直流系统无功电压稳定性评价指标研究现状13
• 1.2.3 直流系统无功电压协调控制研究现状13-14
• 1.3 本文主要研究工作14-16
• 第二章 特高压直流分层接入下混联系统评价指标研究16-33
• 2.1 引言16
• 2.2 特高压直流分层混联系统等值模型16-21
• 2.2.1 特高压直流分层混联系统等效结构16-17
• 2.2.2 特高压直流分层混联系统相关参数17-19
• 2.2.3 特高压直流分层混联系统数学模型19-21
• 2.3 分层接入短路比的定义和计算21-23
• 2.3.1 分层接入短路比的定义21-22
• 2.3.2 分层接入短路比的计算22-23
• 2.4 受端交流电网接纳直流功率能力分析23-31
• 2.4.1 受端电网接纳能力的计算与对比23-25
• 2.4.2 分层接入临界短路比的定义与计算25-30
• 2.4.3 分层接入边界短路比的定义与计算30-31
• 2.4.4 分层接入下交流系统强弱的量化判断标准31
• 2.5 本章小结31-33
• 第三章 特高压直流分层接入下混联系统无功电压耦合特性分析33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 特高压直流分层混联系统无功电压耦合机理分析33-37
• 3.2.1 适用于无功电压机理分析的混联系统等值模型33
• 3.2.2 适用于无功电压机理分析的混联系统等效方程33-34
• 3.2.3 分层接入相互作用因子34-36
• 3.2.4 无功电压耦合机理分析36-37
• 3.3 特高压直流分层混联系统无功电压特性仿真分析37-41
• 3.3.1 分层接入相互作用因子仿真验证37-38
• 3.3.2 混联系统稳态无功电压特性仿真分析38-40
• 3.3.3 混联系统动态无功电压特性仿真分析40-41
• 3.4 一种判断高低端换流器同时发生换相失败可能性大小的方法41-44
• 3.4.1 换相失败的判断标准42
• 3.4.2 基于分层接入相互作用因子的换相失败可能性大小判断方法42-43
• 3.4.3 仿真验证43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 特高压直流分层接入下直流系统无功电压协调控制方法45-66
• 4.1 引言45
• 4.2 不同控制方式下混联系统无功外特性45-55
• 4.2.1 逆变侧定电压控制下混联系统无功外特性45-48
• 4.2.2 逆变侧定熄弧角控制下混联系统无功外特性48-50
• 4.2.3 逆变侧定电流控制下混联系统无功外特性50-53
• 4.2.4 低压限流控制下混联系统无功外特性53-55
• 4.2.5 换相失败期间混联系统无功外特性55
• 4.3 不同控制方式下混联系统无功外特性对比分析55-57
• 4.3.1 混联系统无功外特性的影响因素分析55-56
• 4.3.2 考虑无功特性波动大小时不同控制方式的对比分析56-57
• 4.4 特高压直流分层混联系统直流控制系统混合协调控制方法57-60
• 4.4.1 扰动后混联系统无功动态外特性57-58
• 4.4.2 不同直流控制方式的优劣分析58-59
• 4.4.3 混合协调控制方法的控制逻辑59
• 4.4.4 仿真验证59-60
• 4.5 复杂多源交直流混联电网无功电压预防-紧急协调控制框架60-65
• 4.5.1 特高压直流分层接入工程受端多无功源现状61
• 4.5.2 多无功源参与无功电压调节的可行性分析61-62
• 4.5.3 无功电压预防-紧急协调控制框架62-65
• 4.6 本章小结65-66
• 第五章 总结与展望66-68
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-68
• 致谢68-69
• 参考文献69-73
• 附录Ⅰ：分层接入短路比推导过程73-74
• 附录Ⅱ：分层接入相互作用因子推导过程74-76
• 攻读硕士学位期间取得的成果和参与的课题76-77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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5 徐式蕴;吴萍;赵兵;易俊;陈占明;;提升风火打捆哈郑特高压直流风电消纳能力的安全稳定控制措施研究[J];电工技术学报;2015年13期

6 本刊讯;;晋北—江苏特高压直流输电工程获得国家发改委核准[J];电力与能源;2015年03期

7 郭龙;刘崇茹;，

本文编号：548895