区域交流互联电网中的直流紧急功率支援仿真研究

现代电力系统的一个重要特征就是大规模互联电网的形成。对于电力系统而言,区域电网的互联具有错峰效益,可以降低装机容量,更好的发挥节能优化调度的作用,提高系统的供电质量和可靠性。但区域电网互联也会使网架结构变得更加错综复杂,对互联电网的安全稳定性水平产生一些负面影响。我国电网目前正处于从区域电网向全国互联电网发展的关键时期,区域电网之间的互联实现手段主要有交流同步联网、直流非同步联网、交直流并联联网等。随着西电东送战略的稳步实施,高压直流输电技术在我国已经得到了广泛应用,利用高压直流输电系统传输功率的快速可控性,可以在互联电网出现紧急状况时提供紧急调控手段,起到功率支援和阻尼振荡的重要作用。本文介绍了直流输电技术的发展历程及现状,并阐述了直流紧急功率支援的意义及研究状况。 本文介绍了直流输电系统换流器的稳态数学模型以及直流输电的控制系统,阐述了潮流分析和暂态稳定分析中直流输电系统的各种模型及各自特性。本文还以华中-华北互联电网中的直流输电系统的实际运行工况为参考,利用仿真软件PSASP中的用户自定义建模环境,设计了直流紧急功率支援控制模块,为进行加入直流紧急功率支援功能的暂态稳定仿真研究创造了条件。 本文分析了特高压交流试验示范工程投运后华中-华北互联系统在遭受交流线路严重故障以及直流双极闭锁故障时的安全稳定水平,并通过大量的仿真计算分析研究了利用华中电网内部的多馈入直流输电系统进行紧急功率支援对改善华中华北互联系统稳定性的效果。本文还对直流紧急功率支援配合发电机快速操作阀门提高互联系统暂态稳定性的可行性也进行了仿真分析,发现其在改善系统稳定性、减小电网经济损失方面更具优势。 本文还针对直流紧急功率支援的策略进行了详细的研究,并重点研究分析了直流紧急功率支援的起始时刻、支援速率、支援量及持续时间等因素对互联系统功角稳定性的影响。