交直流電力系統(tǒng)恢復(fù)控制策略研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著電網(wǎng)互聯(lián)和遠(yuǎn)距離交直流輸電技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模日益擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更趨復(fù)雜，電力市場(chǎng)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)調(diào)度的日趨廣泛又使電力系統(tǒng)的運(yùn)行越來(lái)越接近于穩(wěn)定運(yùn)行的極限，從而導(dǎo)致大電網(wǎng)的安全運(yùn)行存在更大的隱患，不可能絕對(duì)避免因各種原因造成的事故擴(kuò)大和大面積停電事故等。為確保系統(tǒng)在停電事故后能快速、安全地恢復(fù)供電，本文著重對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中的電壓和頻率控制問(wèn)題進(jìn)行了研究。主要內(nèi)容包括： (1)對(duì)電力系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程的仿真問(wèn)題進(jìn)行了分析

2、，建立了發(fā)電機(jī)、負(fù)荷等元件在恢復(fù)過(guò)程中的仿真模型，對(duì)輸電線路和變壓器的恢復(fù)、廠用負(fù)荷的起動(dòng)以及發(fā)電機(jī)的帶負(fù)荷過(guò)程等的仿真方法進(jìn)行了研究，以對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)程中的穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)和動(dòng)態(tài)行為等進(jìn)行全面的分析，為制訂系統(tǒng)恢復(fù)計(jì)劃和實(shí)際的恢復(fù)控制操作提供指導(dǎo)。 (2)針對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)初期由于空載和輕載線路的恢復(fù)所引起的工頻過(guò)電壓?jiǎn)栴}，提出了基于靈敏度分析的方法快速確定有效控制變量及其調(diào)節(jié)量，并通過(guò)引入有效因子的概念，綜合考慮設(shè)備本身和系統(tǒng)運(yùn)行條件的約

3、束及其當(dāng)前狀態(tài)的調(diào)節(jié)裕度，確保了以最少的控制操作對(duì)過(guò)電壓進(jìn)行校正的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生新的電壓越限。 (3)對(duì)系統(tǒng)恢復(fù)初期由變壓器等非線性設(shè)備的恢復(fù)引起的諧波諧振過(guò)電壓?jiǎn)栴}進(jìn)行了分析，通過(guò)控制變壓器勵(lì)磁涌流和改善系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性等實(shí)現(xiàn)對(duì)諧波諧振過(guò)電壓的控制。通過(guò)靈敏度分析確定能最有效改善系統(tǒng)頻率響應(yīng)特性的負(fù)荷位置，實(shí)現(xiàn)以最少的負(fù)荷投入量和系統(tǒng)操作數(shù)目對(duì)諧波諧振過(guò)電壓進(jìn)行有效控制，并在靈敏度中引入權(quán)值反映變壓器勵(lì)磁涌流各次諧波分量的影響

4、，以更精確地反映諧波諧振過(guò)電壓對(duì)系統(tǒng)負(fù)荷的靈敏度。同時(shí)，采用信號(hào)能量的概念對(duì)電壓波形的變化趨勢(shì)進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)以最短時(shí)間的時(shí)域仿真對(duì)諧波諧振過(guò)電壓的大小進(jìn)行快速估計(jì)和有效控制。 (4)建立了考慮冷負(fù)荷特性的最優(yōu)負(fù)荷恢復(fù)模型，其中考慮了系統(tǒng)的頻率、電壓和發(fā)電機(jī)有功出力等動(dòng)態(tài)約束條件，以確保在恢復(fù)盡可能多負(fù)荷的同時(shí)，使系統(tǒng)的運(yùn)行頻率和網(wǎng)絡(luò)電壓等維持在合理的允許范圍內(nèi)。利用PSS/E軟件提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言IPLAN，引入適用于工程優(yōu)化問(wèn)

5、題的粒子群優(yōu)化算法對(duì)所建的最優(yōu)負(fù)荷恢復(fù)問(wèn)題進(jìn)行求解，并采用罰函數(shù)法對(duì)動(dòng)態(tài)約束條件進(jìn)行處理，以快速求得在滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定約束條件下可恢復(fù)的最大負(fù)荷量及負(fù)荷位置。 (5)對(duì)基于電壓源換流器(VSC)的直流輸電系統(tǒng)在電力系統(tǒng)恢復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，提出通過(guò)新型直流輸電技術(shù)(VSC-HVDC)實(shí)現(xiàn)相鄰系統(tǒng)或黑起動(dòng)機(jī)組對(duì)停電系統(tǒng)中被起動(dòng)電廠的廠用負(fù)荷進(jìn)行恢復(fù)供電。在對(duì)dq0坐標(biāo)系下VSC的暫態(tài)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，建立了用于系統(tǒng)恢復(fù)過(guò)

6、程中廠用電動(dòng)機(jī)負(fù)荷起動(dòng)的VSC-HVDC仿真模型，對(duì)VSC-HVDC兩端系統(tǒng)的控制器分別進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)給水泵等大型異步電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的起動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明VSC-HVDC能夠?yàn)楫惒诫妱?dòng)機(jī)的起動(dòng)提供有效的無(wú)功功率支持，并確保了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的廠用母線電壓能維持在合理的水平，以實(shí)現(xiàn)廠用電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的順利起動(dòng)。 (6)對(duì)南方電網(wǎng)因直流故障切機(jī)后的恢復(fù)策略進(jìn)行了研究，提出通過(guò)降低其它運(yùn)行機(jī)組出力的控制策略，使被切機(jī)組能在短時(shí)間