含柔性直流的交直流混合輸電網(wǎng)運(yùn)行特性研究.pdf

1、近年來，柔性直流輸電作為一種優(yōu)異的輸電方式越來越得到關(guān)注。對于日益發(fā)展的高壓交流電網(wǎng)，負(fù)荷的增加和有限輸電容量的矛盾愈發(fā)凸顯。與傳統(tǒng)的直流輸電不同，柔性直流輸電系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)有功功率和無功功率的獨(dú)立傳輸，不需要進(jìn)行無功補(bǔ)償，有效改善電網(wǎng)的供電可靠性和電能質(zhì)量。目前國內(nèi)外已經(jīng)建成多條柔性直流輸電線路，柔性直流輸電技術(shù)也越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注和研究，其發(fā)展前景大為可觀。對于含柔性直流的交直流混合輸電系統(tǒng)，傳統(tǒng)的研究都是將交流系統(tǒng)直接等

2、效為無窮大電源或者無源負(fù)荷，并沒有考慮不同節(jié)點(diǎn)自身的特性和相互之間的作用，不符合工程實(shí)際情況。本文通過構(gòu)建含柔性直流輸電的交直流混合輸電網(wǎng)模型，分析混聯(lián)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時的特性和發(fā)生短路故障后的動態(tài)過程。本文主要研究內(nèi)容如下：
　　首先，分析了模塊化多電平換流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及子模塊的運(yùn)行模式，根據(jù)其結(jié)構(gòu)構(gòu)建了交直流解耦模型。結(jié)合某地區(qū)電網(wǎng)的特點(diǎn)搭建了等效的220k

3、V高壓交流電網(wǎng)模型，并對該電網(wǎng)的正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行仿真，結(jié)果表明該電網(wǎng)存在電壓跌落、部分線路功率過大等問題，針對上述問題，考慮加入一條柔性直流輸電線路，搭建了等效交直流輸電網(wǎng)模型，為后續(xù)的分析提供了理論基礎(chǔ)。
　　其次，基于矢量控制的思想，將MMC的控制分為內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制兩個部分，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的控制器。通過分析交直流混合輸電網(wǎng)的特點(diǎn)，制定了合適的直流系統(tǒng)控制策略，通過PSCAD分別對基于柔性直流的交直流混聯(lián)系統(tǒng)正常運(yùn)行、直流線路

4、擾動、負(fù)荷增加、直流線路傳輸功率增加等情況進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果驗(yàn)證了控制策略的有效性，表明加入柔性直流后可以改善交流系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓的運(yùn)行水平和各條線路上的有功分布。
　　最后，通過 PSCAD仿真軟件仿真分析了送端換流站、受端換流站交流側(cè)發(fā)生三相短路故障和直流線路發(fā)生雙極短路故障時系統(tǒng)的動態(tài)過程。針對直流系統(tǒng)雙極短路故障發(fā)生時短路電流急劇增大、系統(tǒng)電壓水平下降等問題，提出了在直流線路上串聯(lián)限流電路的基礎(chǔ)上配合切負(fù)荷等措施，仿真