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风火打捆交直流混联外送系统暂态稳定性研究

郭铁锷  
【摘要】:甘肃省风电主要集中在河西走廊地区,该地区网架不够坚强且远离负荷中心,是典型的弱电网。随着酒湖特高压直流输电系统成功投运,河西地区大规模风电经过近距离的直流换流站实现风能外送,风电高比例集中接入、大容量直流外送运行方式将给河西电网安全运行带来巨大风险和挑战。为保证风火打捆系统的安全稳定运行,需要对风电、火电以及直流系统在河西弱电网中暂态稳定性和相互影响的机制开展深入研究。本文基于甘肃河西风火打捆能源基地交直流外送系统,围绕甘肃河西电网“直流容量大,交流网架弱、风电比例高”等特征易导致的暂态稳定问题,以提升河西电网整体暂态稳定性为目标,对三种特性之间的相互影响开展了系列研究:分析了风火打捆系统主要交流外送通道故障时混联系统失稳原因,探讨了直流容量、故障发生位置和风火打捆比例对混联系统暂态稳定性影响;仿真分析了直流系统两种典型故障对河西电网的冲击效应以及对打捆风电安全并网的影响;提出了提升河西电网电压支撑能力的措施,将大容量新型调相机接入酒泉换流站,该措施能够提升混联系统的暂态稳定性。首先,在风电机组拥有良好低电压穿越能力的前提下,仿真分析了不同故障位置、不同直流输送容量以及不同风火打捆比例下河西电网交流通道故障时的暂态稳定性差异,并采用等面积法则分析了风电接入对系统暂稳特性的影响。其次,基于酒湖直流外送通道双极闭锁故障情况,分析了直流双极闭锁故障下不同直流外送容量、不同风火打捆比例下的河西混联电网暂态稳定性;基于酒湖直流换相失败故障情况,分析了故障期间河西电网的暂态电压特性和故障导致风机脱网的原因。最后,基于河西风火打捆系统交流、直流外送通道故障情况,分析了大型同步调相机具有较好的动态无功调节能力,能够降低河西电网在交流、直流故障下的暂态失稳风险,并进行了仿真验证。


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