大規(guī)模交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真和穩(wěn)定控制技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)能源資源與電力需求之間的逆向分布客觀上決定了我國(guó)要實(shí)施“西電東送、南北互供、全國(guó)聯(lián)網(wǎng)”電力發(fā)展戰(zhàn)略。區(qū)域電網(wǎng)互聯(lián)和高壓直流輸電(High Voltage Direct Current，HVDC)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用使我國(guó)電力系統(tǒng)朝著大規(guī)模、跨大區(qū)、交直流互聯(lián)方向發(fā)展。交直流互聯(lián)使得大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為更加復(fù)雜，傳統(tǒng)機(jī)電暫態(tài)仿真技術(shù)已不能完全滿足要求;另外，在新特性下大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行面臨更多的挑戰(zhàn)，這

2、對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定控制技術(shù)提出了更高的要求。為此，本文圍繞大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真和穩(wěn)定控制技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，完成了以下工作:
　　(1)提出了一種適用于大規(guī)模交直流電磁暫態(tài)仿真的動(dòng)態(tài)等值方法。該方法在等值的過程中保留500 kV主干網(wǎng)架、重要的直流線路以及它們之間的交流聯(lián)系，并保證等值發(fā)電機(jī)對(duì)主干網(wǎng)架支撐的短路電流與原網(wǎng)絡(luò)相同;在等值過程中不需要解開500 kV和220 kV電壓等級(jí)之間的電磁環(huán)網(wǎng)，等值后的系統(tǒng)可以用于在

3、電磁暫態(tài)仿真平臺(tái)中詳細(xì)研究大規(guī)模交直流系統(tǒng)間的相互作用特性。以南方電網(wǎng)交直流系統(tǒng)為算例表明該動(dòng)態(tài)等值方法較好地保留了大規(guī)模交直流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。
　　(2)研究了一種基于PSCAD/EMTDC的大規(guī)模交直流系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真建模方法。給出了機(jī)電暫態(tài)仿真程序PSS/E和電磁暫態(tài)程序PSCAD/EMTDC中元件模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系以及PSCAD/EMTDC中元件的自定義方法。該方法已成功應(yīng)用于PSCAD/EMTDC中南方電網(wǎng)交直流系統(tǒng)的搭建，

4、建模方法的有效性通過PSS/E和PSCAD/EMTDC的時(shí)域仿真對(duì)比得到了驗(yàn)證。最后通過分析交流不對(duì)稱故障對(duì)直流系統(tǒng)運(yùn)行乃至整個(gè)交流系統(tǒng)的影響，闡明了在研究大規(guī)模交直流系統(tǒng)時(shí)機(jī)電暫態(tài)仿真程序的局限性和采用電磁暫態(tài)仿真程序的必要性。
　　(3)提出了一種提高交直流電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的HVDC廣域魯棒控制器設(shè)計(jì)方法。該方法考慮直流系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型引起的誤差、信號(hào)時(shí)滯及各種干擾給附加控制器的設(shè)計(jì)增加的不確定因素，首先根據(jù)區(qū)域慣量中心(Cen

5、ter of Interia, COI)的運(yùn)動(dòng)方程和滑模控制設(shè)計(jì)方法確定滑模切換面，然后利用李雅普諾夫穩(wěn)定性定理保證系統(tǒng)在不確定因素存在的情況下漸近穩(wěn)定，最后為了將HVDC廣域魯棒控制設(shè)計(jì)方法推廣到大規(guī)模交直流電力系統(tǒng)中，提出了直流系統(tǒng)一機(jī)組控制敏感指標(biāo)。以4機(jī)2區(qū)域交直流系統(tǒng)、多饋入交直流系統(tǒng)和浙江電網(wǎng)為算例表明了HVDC廣域魯棒控制器的有效性。
　　(4)提出了一種基于多工況綜合留數(shù)及H2/H∞混合控制的直流附加阻尼控制的魯棒

6、設(shè)計(jì)方法。該方法綜合考慮了控制器安裝地點(diǎn)和反饋信號(hào)組合方案對(duì)主導(dǎo)模式的可觀可控性、對(duì)其它模式的耦合作用和對(duì)多種運(yùn)行工況的魯棒性三個(gè)因素，提出了多工況綜合留數(shù)指標(biāo)來(lái)確定最優(yōu)方案，并通過比較所設(shè)計(jì)的控制器的H2/H∞綜合性能驗(yàn)證了多工況綜合留數(shù)指標(biāo)的有效性。最后，在一個(gè)大規(guī)模交直流混聯(lián)系統(tǒng)多種運(yùn)行工況多種故障下驗(yàn)證了基于多工況綜合留數(shù)和H2/H∞的直流附加阻尼控制魯棒設(shè)計(jì)方法的有效性。
　　(5)分析了大規(guī)模交直流系統(tǒng)中直流系統(tǒng)實(shí)際輸