提高交直流互联系统暂态稳定的直流功率调制策略研究

【摘要】：大规模交直流混联系统已然成为我国电网的发展趋势,其呈现出大容量、强耦合的传输特点,暂态稳定性问题突出。灵活利用特高压直流联络线的短时过载以及功率快速可控能力,可以达到提高系统暂态稳定性的目的。本文针对实际电网暂态稳定性问题,采用直流有功功率调制技术改善系统暂态稳定性能,分别研究了直流有功功率大方式调制和直流有功功率提升/回降调制两种调制方式的调制策略。 首先,介绍了直流有功功率调制的基本原理,从电力系统发电机摇摆方程出发,阐释了直流有功功率调制提高系统暂态稳定性的作用机理,并利用BPA软件中的两个调制模型,在软件自带2DC系统算例中进行了有效性验证。 其次,分析了实际电网交直流外送通道故障情况对系统的发电机组功角、外送通道线路功率和母线电压等指标的影响。通过大量仿真分析,获得对系统暂态稳定性产生严重影响的故障集合。针对该故障集合,分别对功率大方式调制和功率提升/回降调制两种调制方式的参数选择进行了研究,并提出了两种适用的参数选取方法。 对于功率大方式调制,提出了基于傅立叶频谱分析的参数选取方法。计算了故障集合中各故障下的系统潮流转移情况,据此选择了潮流转移变化量所占比例最大的外送通道功率作为调制输入信号；通过对输入交流功率信号和输出直流功率附加信号的频谱比较分析,采用分层搜索算法,选取了适合各严重故障下的调制参数。仿真结果表明,本文提出的调制信号选择和调制器参数选取方法是有效可行的,且具有普遍适用性,获得的调制参数较工程经验参数更为合理,也证明了通过直流有功功率大方式调制可以明显提高系统抵御严重故障的能力。 对于功率提升/回降调制,结合传统粒子群优化算法((?)article Swarm Optimization,PSO),提出了基于暂态稳定性指标的调制参数优化算法。本文根据等面积法则,采用发电机加、减带面积定义了暂态稳定性指标。将该指标与传统PSO算法相结合,进行调制参数搜索,利用Matlab和BPA的联合仿真,获得调制结果。仿真结果表明,本文提出的参数优化算法能够对调制参数进行有效的搜索和优化,其中暂态稳定性指标全面考虑了功角首摆和回摆情况,取得了较满意的调制效果。