基于广域测量信号的直流输电系统非线性调制策略研究

随着国家“西电东送”计划的实施,我国南方电网已形成了典型的含多馈入直流输电和多馈入交流输电的互联电网。对于多馈入直流输电系统,目前国内外只是在理论上进行了少量研究,而无系统性的研究成果。 以往乃至目前的电力系统控制研究领域一直强调分散性。但暂态稳定性是电力系统的全局特性,局部测量缺乏对系统整体的认识,因而难以获得精确而可靠的控制作用。广域测量系统的出现为全局控制的实现提供了保障。 本论文的研究对象为含多馈入直流输电和多馈入交流输电的交直流混合电力系统。研究的主要目的是利用直流输电系统的快速可控性,设计基于广域测量信号的先进调制策略以改善直流输电和交流输电的受端交流系统的性能,并阻尼区域间的振荡。 系统建模方面,本文将各交流输电线路的送端系统都等值为一台发电机,将其并入受端系统。受端系统详细地表示为一多机系统,每台发电机采用经典模型。直流系统采用一阶惯性模型。将整个交直流混合电力系统建模为一个非线性级联系统:直流系统为第一级,交流系统为第二级。本文对受端交流系统结构以及交直流线路条数完全没有限制,也不要求交直流线路之间必须并联。调制策略设计方面:首先为交流子系统设计虚拟控制,该虚拟控制能够增强交流子系统的阻尼;然后对直流子系统进行调制策略设计,该调制策略使得交流子系统的输出能够渐近地跟踪所要求的虚拟控制,并保证整个系统的状态不发散。所设计的调制策略提供了两个正定矩阵参数KD和KV。矩阵KD决定了虚拟控制增强交流系统阻尼的能力;矩阵KV决定了直流子系统的输出渐近地跟踪虚拟控制的能力。 调制策略的实现方面:本文所设计的调制策略是基于全局信息反馈的,其实现需要借助于广域测量系统。在实现全局反馈有困难时,本文对所设计的调制策略提出了合理有效的简化措施。为解决全局信息的快速获取问题,本文提出了一种快速可靠的电力系统相量(包括频率、相角、幅值和功率)测量新算法,可以为本文所设计的调制策略的实现提供保障。