含VSC-HVDC的交直流系统静态电压稳定分析与控制

【摘要】：电力系统电压稳定稳定问题一直以来备受电力工程界科研人员们的关注。近年来,随着电压源型高压直流输电(Voltage Sourced Converter based High Voltage Direct Current,VSC-HVDC)工程数量的增多和传输容量的增大,直流系统和交流系统之间的互相影响日益加剧,如何建立交直流混合系统静态电压稳定性分析方法,并提出改善含VSC-HVDC的混合系统电压稳定性的调控策略已成为一个迫切需要解决的问题。为此,本文紧紧围绕这一问题,对含VSC-HVDC的交直流混合系统静态电压稳定性分析与控制策略进行了深入的研究。首先对VSC-HVDC的基本工作原理、换流站拓扑结构进行详细研究,在此基础上建立换流站数学模型,并完成含VSC-HVDC的交直流系统数学模型建立。推导了不同控制方式下换流站与交流系统之间的功率交换方程,对于多端VSC-HVDC系统,考虑了定直流电压控制和直流电压下垂控制两种控制方式。其次将连续潮流算法与改进的交直流系统潮流交替解法相结合,开发出一种适用于含VSC-HVDC的交直流系统的连续潮流计算程序。该连续潮流程序计及了VSC-HVDC不同的控制方式,并适应多端VSC-HVDC系统,能够实现VSC-HVDC换流站达到容量限制时控制方式的自动切换。通过交直流系统连续潮流方法求取系统PV曲线,以负荷裕度指标分析了VSC-HVDC有功功率传输量和换流站无功功率输出量变化对交直流系统静态电压稳定性的影响。为了定量地分析换流站控制参数变化对交直流系统负荷裕度的影响,本文利用系统临界点处雅可比矩阵信息推导出了交直流系统负荷裕度对VSC-HVDC换流站控制参数的灵敏度。基于该灵敏度结果,对负荷裕度的预测,并且提出了一种用于改善交直流系统电压稳定性的VSC-HVDC控制策略。最后,通过修改的68节点和修改的IEEE118节点算例中对两端VSC-HVDC系统和三端VSC-HVDC系统的分析,验证了本文所提交直流系统电压稳定性分析与控制方法的正确性和有效性。