我国电网能源基地与负荷中心呈逆向分布,如果送端电网与受端电网之间没有交流联络线,仅通过直流线路互联,则称之为异步互联电网。若采用异步互联的方式,送端电网与受端电网不再属于一个同步电网,送端电网与受端电网之间将不再有功角稳定问题。但是,异步互联之后送端电网中存在着超低频振荡问题、频率稳定问题以及低频振荡问题,影响电网整体的安全与稳定。本文主要针对大规模直流异步互联送端电网,研究送端电网中存在的若干稳定性问题并提出相应的改善措施,主要研究内容如下:(1)建立水电机组稳定性分析模型,并对模型传递函数的特征方程进行分析。结果表明:调速器控制参数设置不合理会造成电网失稳,如果选取的比例参数与积分参数比值过小,将会引起电网发生超低频振荡。接下来本文对机理分析所得结论进行时域仿真验证,仿真结果与机理分析结论一致。最后,提出采用基于离线仿真试验的临界参数法和基于解析式计算的极点配置法来优化调速器参数,从而达到抑制超低频振荡的目的。(2)大型区域电网通过直流异步互联之后,电网功角稳定性得到提升,但在送端电网一侧,外送直流故障会造成电网频率升高,引发频率稳定问题。在电网频率稳定性研究中,电网频率偏差峰值是一个重要指标。针对电网频率偏差峰值的计算,首先通过单机系统得出基于电网频率偏差变化率的电网频率偏差峰值计算方法;接着将该方法拓展到实际电网的频率偏差峰值计算,并分析了频率偏差峰值计算在直流附加控制与稳控切机中的应用;最后通过单机系统和云南电网算例进行仿真验证。分析了直流频率限制器在提升送端电网频率稳定性中的作用,研究直流频率限制器死区的选择方法以及抑制直流频率限制器“二次动作”的措施,分别以云南电网实际算例和小系统进行仿真验证。(3)异步互联之后送端电网中主要的低频振荡模式发生改变,本文研究了电网低频振荡模式的识别以及通过直流附加阻尼控制器提升送端电网阻尼水平的方法,以云南电网为研究对象进行仿真验证,结果表明直流附加阻尼控制器对送端电网阻尼水平有提升作用。
