交直流混联系统黑启动策略研究

现有的黑启动方案主要针对传统的交流互联系统,一般在系统主网架恢复完成之后才考虑直流输电系统的恢复。事实上,直流输电技术具有诸多优势,能够有效地支援电力系统恢复。若能在黑启动初期启动直流输电系统,则会对电网黑启动产生积极的影响。有必要深入研究HVDC在黑启动中发挥的作用,在传统黑启动方案的基础上,将直流启动问题纳入电网黑启动及系统恢复的实施方案,最终得到针对交直流混联系统的更完善、更合理、更快速的黑启动策略。本文针对交直流混联系统的黑启动问题进行了研究,提出了一种交直流混联系统的黑启动策略。首先分析了黑启动的一般过程,制定黑启动方案的原则,以及黑启动过程中可能出现的相关问题,如过电压、自励磁等。结合HVDC的技术特点与优势,研究了其在黑启动过程中所能发挥的作用。分析了HVDC各种启动方式的特点,从减少对弱受端系统有功功率的冲击和保持系统的无功功率平衡的角度出发,最终选择了单极70%降压方式作为黑启动初期HVDC的启动方式。同时利用直流输电换流站的有效短路比定量地表征交流系统的强弱程度,研究黑启动初期交流系统的电气强弱对HVDC恢复的影响,最终确定了HVDC的最小启动条件。提出了一种基于有权网络节点重要度评价的网架恢复优化策略。将确定目标网架和优化恢复路径这两个问题有机结合起来,在得到待恢复区域节点重要度排序的基础上,以节点所带重要负荷的停电损失费用最小化为搜索方向,采用分步寻优的方式同时实现了网络重构和送电路径最优化。最后以上海电网交直流混联系统作为算例进行了分析,在PSD-BPA软件建模的基础上,结合前面章节中的内容,制定了上海电网的黑启动方案。选择具备黑启动条件的闸电燃机电厂作为系统大停电后的黑启动电源。结合有权网络节点重要度评价网架恢复优化策略,确定上海电网的黑启动目标网架和恢复路径。在此基础上,选择距离黑启动电源最近的鄂宜都~沪华新±500kV直流(即三沪直流)作为恢复目标,利用PSD-SCCP短路电流计算程序计算黑启动过程中华新换流母线节点的短路容量和短路比,研究其合适的启动方式和最小启动条件,使其在黑启动初期顺利投入以帮助系统快速恢复。