计及直流的频率协调控制策略研究

发布时间：2020-05-25 03:54

【摘要】：随着特高压直流输电工程规模与数量的不断扩大,交直流并联以及多馈入的运行方式增加了直流之间以及直流与交流之间相互作用的复杂性,故障导致的有功功率不平衡容易扩散并引发连锁故障,甚至导致整个系统出现电压、频率、功角失稳问题。在当今步入电力时代的社会情况下,频率失稳引发的停电风险以及经济损失不可小视,频率稳定是系统稳定性研究的重要组成部分。因此如何利用高压直流输电功率快速可控与短时过负荷能力的优势,增强交直流系统的频率稳定性、优化系统的频率动态恢复特性,是当前的热门研究对象。针对直流参与调频后交直流系统的频率控制问题,本文研究内容主要包括以下几个方面:首先,建立了交直流系统的准稳态模型,并利用等效法将交流系统与直流系统进行解耦计算与分析;同时,基于换流器控制的准稳态模型设计了直流整流侧与逆变侧的直流附加控制器结构;然后按照主导调频手段的不同,将计及直流以后的频率动态响应特性分为三个阶段并进行详细阐述。其次,提出了一种计及直流调控的频率控制改进流程,流程利用静态灵敏度法推导得到交流系统各关键因素对直流传输功率的静态灵敏度指标,从而得到直流参与调频的相应约束条件,并据此对流程进行相应简化。该改进流程重点考虑了直流输送功率的改变对交流网架的影响,对故障后节点电压的恢复有积极作用。在此基础上,基于机组频率支撑能力提出了对应调控指标,求得了各发电机组的有功调控指标。最后,针对两区域交直流互联系统提出了一种计及直流的频率协调控制策略,重点讨论了有功功率分配的原则。根据交直流等效模型将控制策略分为内外层,分别对直流协调层与交直流协调层进行解耦优化。直流协调层分析了各控制因素包括调频效应系数、比例调节增益以及时间常数的影响,根据调控速度与调控范围建立了优化目标模型,并得到了大扰动情况下这些参数的最优解集。交直流协调层是一个两阶段优化过程,其利用粒子群优化算法原理,综合考虑各调频手段、基于提出的改进指标针对算例设计了有功功率的分配策略,并通过仿真验证了本文所提方法的有效性。
【图文】：

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图 3-2 节点电压波形图标幺值。由图可看出，由于节点 1 为平衡节点，因此电压基本为 0.04，符合灵敏度计算结果。仿真结果中的支路灵敏度计算结果，第一、第二条支路，第三、第四条支5-16，，支路 13-14 即 11-14，因此仅对其中两条进行仿真，得到率单位均为 MW。

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图3-3支路有功潮流波形图
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM721.1

【参考文献】