多直流馈入受端电网电压稳定判据与控制措施研究

由于我国经济发展和资源分布的不均衡,决定了能源资源大规模、大范围优化配置势在必行。直流输电技术因其在远距离大功率输电和联络交流系统之间非同步运行的独特优势,在远距离大容量输电和大区联网两方面已得到了十分广泛的应用。随着电网的建设和高压直流输电技术的发展,在我国某些区域电网是多直流馈入受端电网的格局已经形成了。在国内外的一些大电网中由于电压崩溃造成电力系统瓦解的事故曾多次发生,造成了巨大的经济损失和社会影响。面对我国即将形成的落点最多、结构最复杂的交直流输电系统,在使系统运行更加灵活、输送能力大大提高的同时,电压稳定问题也将越来越突出。本文主要针对多直流馈入受端电网的静态电压稳定指标和暂态电压失稳后的控制措施进行了研究。 首先,对于多直流馈入交直流混联系统受端电网,各直流落点之间存在电气耦合,不仅交流系统与直流系统之间存在相互影响,直流系统之间也存在一定的相互作用,同时还受受端系统电压支撑、无功补偿方式、负荷特性等因素的影响,这就使得多直流馈入系统的电压稳定性研究更为复杂。随着电力受端负荷快速增长,受端电网外受电比例越来越高,内部电源支撑不足,电压崩溃的风险大大增加。静态和动态分析方法是电力系统电压稳定分析的两类基本方法,本文从这两方面展开研究。 其次,综述了现有多直流馈入系统静态电压稳定性的分析方法,对它们的优缺点进行了评价。由于直流系统控制和运行方式的多样性,尚未有适用于多直流馈入系统的分析方法。已有的方法大多数是基于传统对交流系统静态分析方法的推广,不能完全适应多直流馈入系统的复杂性。多馈入短路比在一定程度上能反映出多直流馈入系统结构的强弱,对多直流馈入系统的电压稳定性有一定的表征作用。因此本文从多馈入短路比定义出发,提出多直流馈入受端系统的静态电压稳定裕度指标,能够反映交直流系统间的相互影响,物理意义明确。并对典型算例进行了仿真,表明了此指标的有效性。 最后,对多直流馈入系统暂态电压失稳后的控制措施进行研究,多直流馈入受端电网暂态电压失稳的最根本原因是电网(尤其是换流母线附近)的动态无功电源不足。针对典型的多直流馈入受端系统进行电压失稳的时域仿真分析,找出了系统的薄弱点及关键运行点。实际中低压减载(UVLS)是一种有效预防和校正控制电力系统电压稳定性的措施,也是维持电力系统安全稳定和经济运行并保证电能质量的重要措施。根据工程经验的低压减载配置流程,通过对系统暂态及中长期的适应性分析,给出了该区电网电压失稳后合理的低压减载配置方案。 通过以上对静态电压稳定的研究,提出了适用于多直流馈入系统的静态电压稳定指标。此指标考虑了直流系统间的相互作用,而且可以不计直流系统控制和运行方式的多样性,能较好的判断系统的静态电压稳定。并对暂态电压失稳后的控制措施进行了研究,给出了低压减载的配置方法,对实际工程具有重要参考价值。