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高比例直流外送电网异步联网的稳定特性分析与控制

王歆  
【摘要】:柔性直流输电技术已经逐步走向成熟,世界电压等级最高、输送容量最大的渝鄂柔性直流背靠背输电工程也即将在我国投运。工程投运后高比例直流外送电网西南电网将与华北-华中主网实现异步互联。西南电网具有水电资源丰富,是典型的通过直流外送清洁能源的高比例直流外送型电网结构。异步互联之后,由于西南电网水电机组占比进一步提高,可能面临超低频振荡等系统稳定问题,急需深入研究高比例直流外送电网异步联网后的稳定特性及失稳模式,研究切实可行的应对措施,为柔性直流工程投运后的区域电网稳定运行及控制策略提供研究基础。首先,论文以渝鄂柔性直流背靠背输电工程投运为研究基础,根据实际电网仿真分析数据,搭建了高比例直流外送电网异步联网仿真系统。基于渝鄂柔性直流输电系统接入西南电网后的稳定分析,针对交流线路N-1、N-2故障,直流线路、闭锁、换相失败等不同故障类型,研究并提出西南电网异步联网后的主导失稳模式,并对仿真结果进行了机理分析。然后,本文从西南电网主导失稳模式出发,研究了直流故障后紧急控制策略及三道防线的适应性,对比分析切机量和切机轮次两种改进方案,提出高周切机措施的优化配置方案,有效防御了西南网内直流发生闭锁故障安控装置拒动后的持续高频风险。最后,本文针对直流换相失败、闭锁等严重故障,研究系统紧急控制措施的适应性,提出以切机量最小为控制目标的优化控制策略,提出单一直流多次换相失败的防御措施,提高了直流运行可靠性。


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