交直流混合系统小干扰稳定建模及模态分析

中国境内将出现多条高压直流输电线路,输电线路之长、输送电压等级之高、输送容量之大都是国际上少有的。联网后的电力系统规模剧增,直流输电系统数目大量增加,并且直流线路输送功率接近或超过同等级交流线路传输容量。这就要求在小干扰稳定分析时必须考虑直流系统对整个系统平衡点处的模态信息的影响,忽略或过多考虑直流部分的动态特性都不适合于交直流混合系统特征值分析方法。本文针对这一问题,提出了一种建立能够充分考虑直流系统动态特性模型的方法,该方法具有以下3个特点：首先,文章沿用分块建模思想提出一种灵活的交直流混合系统模型,根据系统运行特点给出混合系统中每个模块的数学模型及其接口,这使得系统模型可以兼容出更多的FACTS元件的模型。其次,文章提出一种选择模型状态变量和代数变量的策略,能够充分考虑直流部分动态特性并且减少分析计算量。最后,文章通过与EMTDC计算结果和频率谱分析的对比,验证了模型的有效性,并利用模态分析方法解释了直流系统对低频振荡模式阻尼的影响。算例结果表明,本文所建立的模型能够分析系统低频段的响应特性,同时利用该模型可以分析出交直流混合系统中直流系统部分元件和运行参数变化对振荡模态频率和阻尼比的影响。