移相措施在电力系统紧急控制中的应用

摘要

我国正逐步建成以特高压网架为支撑的大型互联电网，电力系统规模不断扩大，电网结构日益复杂。为了提高电网在出现故障时的暂态稳定性，本文提出通过移相变压器和交流励磁发电机的移相措施改变线路两端功角，以此来稳定输电线路的功率，抑制线路上的功率振荡和过载现象，从而使系统快速、安全地过渡完暂态过程，恢复稳定运行。
　　本文首先讨论了移相器的工作原理、基本理论和分类。通过讨论移相器的数量和选址问题，总结出了不同情况下的决策方法，并以一个总负荷约为22000MW的大系统为例，确定了移相器的类型和具体模型，并推导和计算了移相器的相关参数，利用PSASP平台仿真出了不同移相角时各联络线的潮流。研究结果表明，移相器能够实现联络线之间输送功率的转移，充分利用了输电断面上联络线的输电能力，从而能够改善特高压直流闭锁故障带来的输电断面联络线过载问题。
　　接着，本文分析了交流励磁发电机的工作原理，建立了发电机的数学模型，并进行了坐标变换、功角特性分析、运行状态分析等方面的研究。通过与传统同步发电机对比，讨论了交流励磁发电机的暂态稳定特性，并在MATLAB下建立了单机无穷大系统的状态方程进行了短路故障仿真，以比较不同励磁控制策略下发电机的暂态稳定性。仿真结果验证了交流励磁发电机良好的暂态稳定特性，在合理的励磁控制策略下发电机能显著减小暂态过程对电网的冲击。
　　最后，本文对研究内容和结果进行了梳理和总结，并对后续的工作进行了展望。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 移相器研究现状

1．2．2 交流励磁发电机研究现状

1．3 本文的主要工作

第二章 移相器的原理和分类

2．1 移相器的工作原理和基本理论

2．2 移相器的分类

2．2．1 按照移相器的调节特性分类

2．2．2 按照移相器的主体结构分类

2．2．3 按照移相器的相角调节方式分类

第三章 移相器在特高压直流双极闭锁故障中的应用

3．1 所研究系统概述

3．1．1 区域电网间联络线接线情况

3．1．2 特高压直流双极闭锁时的联络线潮流分析

3．2 移相器应用在实际电网中的相关问题

3．2．1 移相器的数量和选址问题

3．2．2 移相器的类型选择

3．2．3 双芯对称型分级投切TCPST的等值电路推导

3．2．4 双芯对称型分级投切TCPST的主要技术参数推导

3．3 电网装设移相器前后的潮流计算分析

3．3．1 分级投切可控TCPST的等值阻抗

3．3．2 基于PSASP的电网潮流计算

3．3．3 仿真结果分析

第四章 交流励磁发电机的基本理论

4．1 交流励磁发电机的工作原理

4．2 交流励磁发电机的基本方程

4．2．1 a-b-c静止坐标系下交流励磁发电机的基本方程

4．2．2 d-q-0同步坐标系下交流励磁发电机的基本方程

4．3 交流励磁发电机的功角特性方程

4．3．1 交流励磁发电机的稳态功角特性

4．3．2 交流励磁发电机的暂态功角特性

4．3．3 交流励磁发电机在不同转速下的功角特性

4．4 交流励磁发电机运行状态分析

4．4．1 稳态下交流励磁发电机的等效电路

4．4．2 交流励磁发电机不同运行状态下的功率流动

第五章 交流励磁发电机在暂态稳定中的应用

5．1 交流励磁发电机的暂态稳定特性

5．1．1 同步发电机和交流励磁发电机的暂态过程比较

5．1．2 交流励磁发电机的运行状态转换

5．2 交流励磁发电机的状态方程

5．3 单机无穷大系统短路故障仿真

5．3．1 单机无穷大系统故障过程分析

5．3．2 不同励磁控制下的短路故障仿真

5．3．3 仿真结果分析

第六章 总结和展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文