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。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题研究的背景和意义

1.2 电压稳定概念及研究方法

1.3 交直流系统电压稳定性研究现状

1.4 本文主要研究工作

第2章 含VSC-HVDC的交直流系统数学模型

2.1 引言

2.2 换流器拓扑结构及工作原理

2.3 换流器的数学模型

2.4 含VSC-HVDC的交直流混合系统建模

2.5 本章小结

第3章 基于连续潮流的交直流系统电压稳定分析

3.1 引言

3.2 交直流系统连续潮流

3.3 交直流系统潮流求解

3.4 发电机及换流器功率越限处理

3.5 连续潮流法分析交直流系统电压稳定性

3.6 本章小结

第4章 基于负荷裕度灵敏度的交直流系统电压稳定控制

4.1 引言

4.2 交直流系统负荷裕度灵敏度计算

4.3 基于负荷裕度灵敏度的电压稳定控制

4.4 算例分析

4.5 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读学位期间发表的学术论文及其他成果

声明

致谢