用SVC和TCSC提高交直流并联输电系统稳定性的控制方法研究

随着直流输电的竞争力日益提升并发展到今天,高压直流输电已愈来愈多地应用在世界各大电力系统中,仅我国就建成多条交直流并联输电线路。直流输电具有诸多优势,但是由于交直流系统运行特性及交直相互影响比较复杂,因此给系统稳定带来新的问题。 直流系统换流站在运行中需要消耗大量的无功,使得两端交流系统的电压稳定问题日益重要;当出现比较严重的干扰或故障时,系统的稳定问题也面临严峻考验。因此研究提高交直流并联输电系统稳定性的方法和措施是当前电力系统的重要课题之一。 柔性交流输电系统(FACTS)技术在电力系统中有着广阔的应用前景,是近年来电力系统研究的前沿课题之一。静止无功补偿器(SVC)和可控串联补偿器(TCSC)是FACTS家族的重要成员,是提高电力系统稳定性的有力工具。因此,研究把SVC和TCSC应用于交直流并联输电系统具有重要的理论意义和实用价值。 本文根据系统运行特点分析了交直流并联系统的相互影响特性,指出系统面临的问题及解决问题的方向。基于SVC和TCSC的工作原理及数学模型,研究了把SVC和TCSC应用到交直流系统的控制方法。 SVC是电力系统无功补偿的重要装置,当其采用纯电压型非线性控制时,具有很快的响应速度和很强的调节能力,可在并联系统运行过程中根据无功的变化情况快速发出或吸收无功,从而提高电压稳定性。 TCSC是电力系统中重要的串联补偿装置,根据控制方式的不同,起到多种稳定控制作用。在交直流并联输电系统中,采用合适的控制策略,灵活地改变TCSC的有效电抗值,可增加交流线路的输送能力,提高系统的功角和电压稳定性。论文建立了典型的交直流并联输电系统仿真模型,设置两种不同强度的系统,对系统在典型大干扰(负荷剧增、直流闭锁、交流断线等)下的动态响应进行仿真。针对每种大干扰,分别对只投入SVC或TCSC(TCSC采用补偿度不同的固定补偿或其它补偿方式),以及同时投入SVC和TCSC后,系统电压或频率等的变化情况进行仿真并分析,结果证明了SVC和TCSC对系统稳定控制的有效性和可行性。