新型磁控可調(diào)電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩研究.pdf

1、隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)不斷發(fā)展和大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)程度的不斷加深，低頻振蕩問題已成為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的主要威脅之一?？煽卮?lián)補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)運(yùn)行中發(fā)揮著重要作用，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化電網(wǎng)潮流分布、降低運(yùn)行損耗、增加系統(tǒng)阻尼和抑制低頻振蕩?，F(xiàn)有的可控串聯(lián)補(bǔ)償裝置分為兩類:柔性輸電裝置(Flexible AC Transmission Systems Device，F(xiàn)ACTS)和可控電抗器。柔性輸電技術(shù)較為成熟，但是由于絕緣材料的限制，難以應(yīng)用于特高壓電網(wǎng)中?？煽?/p>

2、電抗器由于其結(jié)構(gòu)和性能具有獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用前景廣闊。本文采用理論研究與仿真實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，建立了新型磁控式可控電抗器(Saturated-core Controllable Reactor，SCCR)的數(shù)學(xué)模型，分析了磁控可調(diào)電抗器的電抗控制特性，系統(tǒng)性的研究了電力系統(tǒng)低頻振蕩的發(fā)生機(jī)理、抑制措施，提出了基于新型磁控可調(diào)電抗器抑制低頻振蕩的控制策略，研究了采用新型磁控式可控電抗器抑制系統(tǒng)低頻振蕩的有效性。
　　本研究主要內(nèi)容

3、包括：⑴設(shè)計(jì)了一種基于磁放大原理的新型磁控可調(diào)電抗器，通過在可調(diào)電抗器鐵心磁路中設(shè)置氣隙，擴(kuò)大其電抗調(diào)節(jié)范圍并保持其良好的線性控制特性。分析了新型磁控可調(diào)電抗的磁化機(jī)理和控制特性，利用三維有限元方法(Finite Element Method，F(xiàn)EM)計(jì)算了新型磁控可調(diào)電抗器的磁場(chǎng)分布，將漏磁場(chǎng)簡(jiǎn)化等效為磁通管，建立了考慮漏磁效應(yīng)的新型磁控可調(diào)電抗器的等效磁路模型，計(jì)算新型磁控可調(diào)電抗器的電抗。對(duì)交流繞組中交流電流不變，調(diào)節(jié)直流繞組中偏

4、磁電流對(duì)可調(diào)電抗器電抗的影響，和相同直流繞組偏磁電流變化范圍下，不同交流電流對(duì)SCCR電抗的影響進(jìn)行分析。計(jì)算給出了新型磁控可調(diào)電抗器的控制特性。通過仿真計(jì)算與樣機(jī)測(cè)試結(jié)果比較，對(duì)等效磁路模型的正確性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證。⑵基于電力系統(tǒng)低頻振蕩的負(fù)阻尼機(jī)理，提出了一種新型磁控可調(diào)電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的控制策略。以新型磁控可控電抗器為控制對(duì)象，推導(dǎo)了包括SCCR的系統(tǒng)狀態(tài)方程，設(shè)計(jì)了基于SCCR低頻振蕩附加阻尼控制器和相應(yīng)的控制器參數(shù)。

5、以單機(jī)無窮大系統(tǒng)為研究對(duì)象，基于電磁暫態(tài)仿真軟件(PSCAD)對(duì)新型磁控可調(diào)電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩進(jìn)行的仿真表明，采用新型磁控可調(diào)電抗器，大大降低了電力系統(tǒng)低頻振蕩的持續(xù)時(shí)間和振蕩振幅。⑶選取廣域測(cè)量信號(hào)，提出了一種結(jié)合廣域測(cè)量系統(tǒng)WAMS和新型磁控可調(diào)電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的控制策略。根據(jù)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分析方法，計(jì)算各個(gè)廣域測(cè)量信號(hào)的留數(shù)，綜合考慮信號(hào)的可觀性和可控性，分別以聯(lián)絡(luò)線有功功率變化量和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化量為輸入信號(hào)，應(yīng)

6、用留數(shù)法設(shè)計(jì)基于SCCR的低頻振蕩附加阻尼控制器。通過三種不同聯(lián)絡(luò)線傳輸功率下的多機(jī)系統(tǒng)PSCAD實(shí)時(shí)仿真驗(yàn)證了控制器有效性。⑷提出了一種基于新型磁控可調(diào)電抗器抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的模型預(yù)測(cè)控制策略。利用模型預(yù)測(cè)控制方法基于模型、滾動(dòng)優(yōu)化和反饋校正的特點(diǎn)，通過對(duì)系統(tǒng)控制變量未來軌跡的預(yù)測(cè)，將SCCR調(diào)節(jié)范圍作為約束條件加入算法中。基于Hildreth方法對(duì)控制器設(shè)計(jì)過程中的優(yōu)化問題進(jìn)行求解，很好的規(guī)避了矩陣不可逆帶來的無解問題以及穩(wěn)定性