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送端弱同步电网中直流闭锁后系统的暂态分析

边娣  
【摘要】:随着我国“八交十直”17个特高压工程的投运,大规模高压直流跨区输电、交直流混联使电力系统的动态特性更加复杂,局部地区形成了“强直弱交”的网架结构。而弱同步电网韧性差、稳定性低、不确定因素多,交流系统发生故障易造成直流系统连续换相失败,为减小功率持续波动对系统的影响,需对连续换相失败的系统进行直流闭锁。直流闭锁引发的送端系统功率冗余、受端功率不足等问题,势必会对电网的稳定性构成威胁。目前,国内外学者对传统发电模式下强电网的暂态稳定控制技术研究较为成熟;对含有大量电力电子化装备广泛应用且经过直流送出的可再生能源构成的弱同步电网间交直流混联交互作用及机理认识有所缺乏。因此,本文着重研究了直流闭锁后送端弱同步电网的暂态特性。首先,详细介绍了直流系统逆变器的换相过程,阐明了换相失败的原因;同时,对连续换相失败引发的闭锁过程进行了分析;为减小直流闭锁时直流系统功率冗余对送端弱同步电网的影响,针对工程中常用的四种闭锁策略,以连续两次换相失败为判据,选取了合适的闭锁方案。其次,分析了弱同步电网短路比低、发电机惯性时间常数小对系统的影响及直流闭锁后弱同步电网的暂态行为;为解决大规模交直流混联系统仿真节点多、直流系统内部电力电子器件复杂多变、准确建模困难的问题,分析了高压直流系统整流站采用定电流控制、逆变站采用定关断角/定电压控制策略时,直流系统机电暂态模型、电磁暂态模型仿真精度差别的原因;兼顾仿真精度与仿真效率,选择了一种适合用于交直流大电网分析的机电——电磁混合仿真建模方式,即对交流电网采取机电建模、对含大量电力电子器件的直流电网采取电磁建模。结合弱同步电网的特点,对直流闭锁后弱同步电网的暂态行为进行了仿真分析,总结了影响弱同步电网稳定的因素;为含有大量电力电子器件接入的交直流混合系统提供了更高效、更准确的建模方式,为弱同步电网故障后的失稳机理研究提供了参考。


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