异步联网后水轮机调速器参数的整定分析

摘要

随着云南水电资源的开发以及西电东送容量的不断增大，交直流混合运行的运行风险日益增大，对南方电网主网的安全稳定运行造成巨大威胁。为解决这一问题，南方电网实施了异步联网工程，使得云南电网与南方电网主网的联络只有直流连接，从而使得云南电网不再具备与南方电网主网同步联网运行的电气条件。 本论文主要研究内容如下： （1）本文简要概述了云南电网与南方电网异步联网的相关背景，介绍了电网异步互联和调速器参数整定优化研究现状。从与水力发电相关的电力系统元件基本数学模型出发，建立了电网频率动态分析的等值模型，并对单机系统中电网频率的解析形式进行了量化分析；然后借助电力系统仿真软件对单机系统的频率动态特性进行仿真分析，对电力系统一次调频过程中的影响因素进行了定性分析。 （2）从理论上推导了含直流频率控制器的单机及并网运行系统的一次调频模型，并对带有直流频率控制器的电网频率调节系统稳定性进行了理论推导分析，包括单机运行和多机并网运行稳定性的分析。借助电力系统仿真软件PSS/E建立了4机2区域系统模型，并将两区域之间用直流线路连接，构成小型异步联网系统。根据所建小型异步联网模型，仿真验证了该异步互联系统在区域1受到扰动后，两区域的频率变化情况以及异步运行前后联络线上功率变化情况；并仿真分析了水轮机调速器参数对异步联网系统暂态频率的影响。采用云南电网实际数据进行仿真实验，通过整定其中几个发电站的水轮机调速器参数，以验证在实际系统中不同的水轮机调速器参数值对电网频率的影响。 （3）介绍了一种布谷鸟搜索算法的改进方法，并以ITAE指标作为改进布谷鸟搜索算法的适应度函数优化水轮机PID调速器参数。在MATLAB/Simulink中建立水轮机调节系统的线性化模型进行仿真分析，仿真结果表明，改进布谷鸟搜索算法的收敛速度和优化性能相比粒子群算法和标准布谷鸟搜索算法都更优，具有较好的动态性能。

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