交直流电力系统动态特性分析方法研究

我国电网正处于高速发展时期,随着“全国联网、西电东送”战略的进一步实施,不远的将来将形成全国性的交直流混合电网。随之会出现一系列的重大技术问题,如低频振荡问题、多直流落点问题等。本文利用电力系统仿真软件PSS/E,结合我国“全国联网,西电东送”战略规划,重点研究了交直流系统的动态特性分析方法。主要内容包括: (1)研究了交直流电力系统机电暂态仿真中的直流输电系统模型,按照是否考虑直流系统高频控制和直流线路的动态特性,将直流系统模型分为响应特性模型和详细模型,并指出了PSS/E的直流模型的适用范围。通过对PSS/E中直流模型的分析和比较,表明响应特性模型CDC4简单明了,参数容易选定,能够满足实际大规模交直流系统仿真分析的要求。 (2)提出一种实用的大规模交直流电力系统低频振荡分析方法,该方法结合了QR特征值分析算法和Prony分析方法的优势,可以很容易在现有程序中实现。对多机系统的低频振荡分析计算表明,发电机采用经典模型与采用详细模型并计及励磁模型相比,系统各振荡模式的频率、振型和参与因子基本保持不变。因而大规模交直流电力系统的低频振荡分析可以分为两步:第一步发电机采用简化模型并利用QR算法计算出系统低频振荡的结构性特征,第二步发电机采用详细模型并考虑励磁控制等模型,再通过Prony方法求出低频振荡主导模式的阻尼。 (3)提出了一种基于同步相量测量单元(PMU)的直流附加控制器。该控制器以PMU得到的区域间电压相角差信号作为输入信号,能够直接有效地反映区域间低频振荡特性。小信号稳定分析结果表明,该控制器在系统较大的运行范围内能够较好地阻尼系统低频振荡,同时提高了交流系统传输能力,具有较好的鲁棒性。时域仿真验证了该控制器在系统大扰动下也能较好地发挥作用。 (4)提出了一种基于PMU的观测线性化最优直流附加控制器。该控制器利用由PMU测量得到的系统实际运行状态量,实现系统状态方程的观测线性化,再应用最优控制原理来实现直流附加控制器。该控制器设计不但避免了设计线性控制器时进行一点线性化的不精确性,而且也避免了设计非线性控制器时进行精确线性化模型的复杂性。小信号稳定分析和时域仿真分析结果表明该直流附加控