面向实时仿真的大规模交直流混联电网动态等值研究

摘要

随着直流输电技术的发展,国内很多地区形成了交直流混联的电网格局,为了研究交直流系统的交互影响,需要建立基于RTDS的交直流系统电磁仿真平台。由于实时仿真对于系统仿真规模的限制,必须对交直流混联的大规模电网进行等值简化,使用等值电网代替原始电网开展仿真研究。
　　大规模电网的等值简化保留研究系统不变,而对其余部分电网进行等值,等值后的外部系统不仅要保证静态潮流不变,其对研究系统的动态响应也不能改变。大规模电网的等值简化分为静态等值和动态等值两个方面,静态等值方法主要有基于工频电量的WARD等值和REI等值,其本质是网络的化简过程,将外部系统等值为等值注入功率和等值阻抗的组合,这两种方法不能反映原始网络中的高频电磁暂态特性。频率相关网络等值与频率有关,等值系统可以较精确地反映原始网络的频率特性,等值系统的求取一般包括原始网络的频率导纳采样、频率导纳特性的有理函数拟合、等值电路的求解等三个环节。
　　动态等值方法要求等值前后原始网络的动态特性不畸变,关键是发电机等系统动态元件的等值。同调等值法基于同调的概念,将系统中同调的发电机组等值为一台等值机组,等值机组的参数聚合采用频域聚合法,将等值机组各环节的传递函数和同调发电机组相应传递函数的集合函数进行频域上的拟合,通过参数寻优的迭代过程,得到等值机参数。
　　本论文提出了大规模交直流混联电网等值的基本思路和方法,根据等值研究的目的,将大规模交直流混联电网中的直流逆变站及其附近的交流电网确定为研究系统,其余部分为外部系统。外部系统规模庞大,且与研究系统的电气距离较远,采用基于BPA的同调等值法对外部系统进行动态等值,将其等值为数台等值机和等值负荷的组合,总结了外部系统动态等值的方法和步骤,对等值前的电网数据进行处理,使其满足等值程序的要求。研究系统内部存在大量低电压电网分区,如果在RTDS上详细建模,将占用很大的仿真资源,采用宽频等值方法分别对其进行等值,得到等值模块,建立大规模交直流混联电网交流系统的等值模型,研究了BPA等值后电网数据到RTDS格式的数据转换,提出了RTDS中仿真子系统的划分问题的解决方法。
　　最后结合一个实际交直流混联电网,运用本论文提出的等值思路和方法对其进行等值简化,通过比较等值前后系统的静态潮流和动态响应,证明了所提等值思路和方法的有效性和实用性。

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第一章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

第二章 大规模电网等值原理和方法

2.1 工频静态等值方法

2.2 频率相关网络等值

2.3 同调等值法

2.4 本章小结

第三章 面向实时仿真的大规模交直流混联电网动态等值

3.1 等值思路

3.2 基于BPA的大规模交直流混联电网外网等值

3.3 基于RTDS的大规模交直流混联电网内网等值

3.4 本章小结

第四章 上海电网等值算例分析

4.1 计算条件

4.2 上海外部电网等值及效果评估

4.3 上海电网内网等值及效果评估

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

附录1 三绕组变压器等效变换

附录2 上海外网等值前后动态响应比较

附录3 上海分区电网等值前后动态响应比较

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表或录用的论文