特高压交直流系统相互作用问题研究

中国电网正处于向特高压输电模式高速发展的时期,拥有世界最高电压等级和最大的输电市场。随着“全国联网、西电东送、南北互供”战略的深入实施,在不久的将来,即将形成覆盖全国的以特高压交、直流为骨干网架的统一的电网。 如此大规模交、直流联合电力系统,其运行的复杂性和难度在国际上是空前的。可能会出现一系列的重大技术问题,如特高压系统的稳定性问题,特高压输电线路最大输送功率问题,以及交直流系统相互作用问题等。如果不对这些重大技术问题进行探讨和研究,就不能确保电能的可靠传输,更无法确保如此大规模的交、直流电网的稳定运行。本文利用BPA、PSCAD等电力系统仿真软件,结合我国某省级电网2020年的规划数据,重点研究了特高压系统的输电能力、次同步振荡以及交直流系统稳定性等问题。为进一步完善电网规划和设计、改进对电网的运行和控制提供了参考建议。 论文首先阐述了特高压电网在我国的实际需求以及特高压技术的发展现状,给出了适用于计算交直流系统输电能力和分析交直流系统作用机理的输电系统数学模型,分析了影响系统输电能力的各种稳定约束,结合我国实际省网规划的特高压数据,对系统进行了稳定性分析和计算,并针对该省网的实际情况给出了提高电网稳定性的方案。 其次,探讨了交直流系统的次同步振荡问题。阐述了高压直流输电引起的电力系统次同步振荡的原因,搭建了含特高压直流输电的次同步振荡仿真模型,时域仿真得出了次同步振荡现象,并分析了交直流系统的次同步振荡的影响因素。 最后,对特高压交直流系统在大扰动下的相互作用过程机理进行了详细分析,对交直流输电线路故障等对系统的影响逐一进行了仿真研究。当交流线路发生严重故障或者直流输电线路发生单极闭锁故障时,不需采取其他附加稳定措施系统均能保持稳定。仿真结果得出:由于特高压交直流系统功率的相互支持,交直流系统的互为备用,有效的提高了系统稳定性。