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交直流混联连锁故障机理及评估方法研究

陈庆军  
【摘要】:特高压直流作为大型电源基地向负荷中心“点对点”大容量输送电力的重要手段,在我国取得了长足发展,我国已经形成了大规模交直流混联格局。受端电网“强直弱交”特性突出,交直流之间的相互影响、各直流系统通过交流电网形成的耦合作用相互交织在一起,在故障情况下易引起交直流以及多直流之间复杂的连锁反应,制约着交直流系统的进一步发展,因此正确认识交直流混联系统潜在风险,准确量化评估交直流混联系统稳定性,对电网规划设计及运行有重要理论和现实意义。论文围绕交直流混联系统连锁故障机理及系统稳定性量化评估方法展开研究,主要研究内容包括:论文首先对直流系统换相过程及影响因素进行分析。其次,从电力系统规划及运行角度出发,分析了受端电网中新馈入直流系统后对原直流换相过程的影响。通过求解多直流系统换相过程数学模型得出直流系统换相影响因素,阐释了多直流馈入系统相比于单直流馈入系统换相失败风险增大原因。新馈入直流系统将影响原有直流系统的换相过程,导致其等效换相电抗增大,从而使换相失败风险增大。若各直流落点耦合紧密,交流系统故障时易导致多个直流同时或相继发生换相失败,产生一种由电压稳定问题引起的时间尺度较窄、冲击较大、多元件连锁的新故障。论文在分析直流系统与交流系统无功交互特性的基础上,考虑直流系统控制特性,研究了交直流混联连锁故障机理并通过仿真再现了交直流混联连锁故障过程。为对交直流混联系统稳定性进行评估,探究系统稳定性影响因素,论文建立了单直流及多直流系统的微分代数方程(DAE)模型,该模型可将直流控制器、直流线路的动态过程,交直流间及交流侧的电气耦合特性纳入考虑。其次,采用基于特征值属性的模态分析方法分析了交直流混联系统稳定性影响因素,结果表明交流系统强度、换流母线之间耦合阻抗大小及直流控制参数等因素均对系统稳定性有着一定影响。最后,在大规模交直流混联系统量化评估指标及应用方面,梳理了几种常用指标并应用于实际电网稳定性评估。基于多馈入短路比指标,提出了一种直流落点及接入方案时序优化流程,以华东某电网规划网架为例进行了直流落点及接入方案评估,并在此基础上对直流受电规模进行仿真验证。计算方法和流程可为电网规划的科学决策提供参考意见,具有一定实际意义。


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