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特高压直流控制保护系统精细化建模与交直流相互影响分析

刘畅  
【摘要】:随着远距离大容量特高压直流输电工程的不断建设和投产,我国电网逐步形成了“强直弱交”的交直流混联电网格局,交直流之间的相互影响使得电网的安全稳定运行面临着诸多挑战。建立能够精确模拟交直流混联电网动态特性的仿真模型是应对这些挑战的基础,但是现有特高压直流输电模型中所采用的控制保护仿真模块与实际所使用的控制保护系统有较大差异,难以准确模拟实际特高压直流输电的动态响应。因此,亟需开展特高压直流控制保护系统精细化建模与交直流相互影响分析方面的研究。在此背景下,本文首先搭建了特高压直流输电控制保护系统的精细化仿真模型,然后从交流系统故障引发直流换相失败以及直流系统功率波动引发受端交流系统稳定性问题两个方面探讨了交直流系统的相互影响关系,并取得了如下进展:(1)针对现有特高压直流输电仿真模型中的控制保护逻辑与实际工程差异较大和模型开放程度不高的问题,搭建了特高压直流输电控制保护系统精细化开放仿真模型,建立了交直流混联电网机电-电磁暂态仿真模型,并通过仿真测试验证了其有效性。(2)针对现有换相失败机理研究均基于最原始的直流模型的局限性,在计及了实际直流输电工程中所使用的换相失败预测控制、交流系统故障时刻等因素的基础上,分析了换相失败机理,提出了换相失败概率求取方法,仿真验证了所提方法的准确性。(3)提出了一种基于整流和逆变侧触发角协同控制的换相失败预防策略,该方法通过检测逆变侧交流系统所发生的故障,同时改变整流侧和逆变侧触发角参考值,进而达到预防换相失败的目的。仿真结果表明,本方法相较基于直流电流预测控制的换相失败预防方法而言能够更好地预防换相失败。(4)分析了直流低压限流环节参数对受端交流电网稳定性的影响,提出了一种针对特定直流输电工程的实用的低压限流环节参数优化设计方法,并进行了实例验证。


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