送端电网稳定性若干问题及控制策略研究

摘要

随着我国大规模交直流互联电力系统的建设发展，形成了多个大规模能源送端电网。送端电网在向受端电网输送大功率电能的同时，还要向本地区电网提供电力支持以满足地区用电需求，因此送端电网的稳定性对整个电力系统的安全稳定运行影响甚大。本文主要针对大规模送端电网，分别从交直流混联外送系统结构和异步联网外送系统结构两种典型送端电网结构出发，研究送端电网的稳定性问题并提出相应的改善措施，主要研究内容如下:
　　(1)研究了交直流混联外送系统功角稳定机理和电压稳定机理，并以2015年新疆电力外送系统为例，在分析了疆电外送系统稳定性基础上，提出了几种提高电网安全稳定水平的技术措施，并对各可行技术措施分别进行仿真分析和经济性比较，提出了综合配置方案。
　　(2)研究了异步联网方式下送端电网的频率稳定问题，提出了送端电网频率强度指标，用以衡量送端系统的稳态频率支撑强度;从发电机模型以及负荷特性深入分析了影响送端电网暂态频率响应特性的主要因素并通过仿真进行验证;最后引入了直流附加频率限制控制器(FLC)提高送端电网直流闭锁故障后的频率稳定性。
　　(3)研究了大电源外送系统交流联络线低频振荡的机理和提高系统阻尼的技术措施，重点分析了采用直流附加阻尼控制器抑制交流联络线低频振荡的机理、影响直流调制效果的关键因素，在此基础上提出了基于测试信号法和扩展留数比的直流附加控制器设计方法，并通过仿真验证了直流附加控制器对提高交流系统阻尼的效果。
　　(4)针对大规模风电能源送出系统频发的风机连锁脱网事故，理论推导了含SVC的大规模并网风电场脱网事故机理，指出了SVC暂态无功调节的滞后性是导致故障下风电机组因高电压脱网的主要因素，并提出了电网故障下SVC装置和风机自身无功出力的协调控制策略。最后通过仿真验证了控制策略对抑制电网故障下风机高电压脱网问题的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 课题的研究现状

1．2．1 送端电两外送结构分类

1．2．2 送端电网暂态稳定机理

1．2．3 提高送端电网稳定性的技术措施

1．3 论文的主要工作

第二章 交直流混联外送方式下送端电网稳定问题及控制策略研究

2．1 交直流混联系统暂态稳定问题概述

2．2 外送系统功角稳定机理分析

2．2．1 直流系统闭锁故障失稳机理分析

2．2．2 交流联络线短路故障失稳机理分析

2．3 外送系统电压稳定机理分析

2．3．1 简单交流电路电压稳定性分析

2．3．2 交直流混联外送系统电压稳定机理分析

2．4 新疆电力外送系统稳定性分析

2．4．1 交流外送通道故障稳定性分析

2．4．2 哈郑直流闭锁故障稳定性分析

2．5 提高新疆电力外送系统稳定性的技术措施

2．5．1 串联补偿配置措施

2．5．2 可控商抗配置措施

2．5．3 动态无功补偿装置配置措施

2．5．4 直流紧急功事调创措施

2．5．5 技术经济分析

2．5．6 综合配置方案

2．6 本章小结

第三章 异步联网方式下送端电网稳定问题及控制策略研究

3．1 异步联网送端电网暂态稳定问题概述

3．2 送端电网频率强度指标

3．3 影响送端电网暂态频率稳定性的因素分析

3．3．1 几个基本假设

3．3．2 发电机模型对送端电网暂态频率响应特性影响分析

3．3．3 负荷模型对送端电网暂态频率响应特性影响分析

3．4 异步联网方式下云南电网稳定性分析

3．4．1 云南电网直流系统故障稳定性分析

3．4．2 云南电网频率强度指标计算

3．4．3 影响云南电网暂态频率稳定性的因素分析

3．5 提高异步联网送端电网稳定性的技术措施

3．5．1 FLC控制策略

3．5．2 FLC对云南电网频率稳定性影响

3．6 本章小结

第四章 大电源集中外送系统低频振荡问题及控制策略研究

4．1 低频振荡机理分析

4．2 抑制交流联络线低频振荡的方法研究

4．2．1 直流附加阻尼控制机理分析

4．2．2 影响直流调制效果的关键因素

4．2．3 直流附加阻尼控制器设计方法

4．2．4 算例验证

4．3 直流附加阻尼控制器在疆电外送中的应用

4．4 本章小结

第五章 大规模风电能源送出系统风机脱网机理分析及对策研究

5．1 引言

5．2 风机脱网事故机理分析

5．2．1 风机低电压穿越能力不足

5．2．2 SVC无功补偿装置调节滞后性

5．2．3 算例验证

5．3 含SVC大规模并网风电场暂态无功协调控制策略

5．3．1 故障下SVC与风电机组的无功协调控制策略

5．3．2 无功协调控制策略仿真验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究工作展望

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间的学术成果