交流/混合多端直流混联系统静态电压稳定性分析

摘要

随着直流输电工程的与日俱增，直流输电已经在我国电网中起到了举足轻重的作用。将CSC-HVDC和VSC-HVDC通过不同拓扑结构结合形成的混合直流输电系统，可以实现两者的优势互补，提高电网的安全稳定运行能力。目前，关于AC/DC混联系统静态电压稳定性的分析多数是针对只含有单一CSC-HVDC或VSC-HVDC的系统。交流/混合多端直流（AC/Hybrid MTDC）混联系统由于其运行方式的多样性和控制方式的复杂性导致其静态电压稳定性更加复杂，目前关于这方面的研究很少，本文即研究AC/Hybrid MTDC混联系统的静态电压稳定性。
　　首先，通过建立VSC、CSC和直流网络的数学模型分析了交流子系统与直流子系统间的耦合关系，然后形成一种计及耦合项的AC/Hybrid MTDC混联系统潮流计算方法。对常规连续潮流法的校正环节进行改进之后，提出一种固定负荷增长方向下的AC/Hybrid MTDC混联系统静态电压稳定性分析方法，算法可计及换流器运行方式的转变和联结变压器变比的调节。
　　其次，针对不同的负荷增长方向下的负荷裕度差别很大的问题，为了对系统的危急情况有一个更好的把握，本文根据最短路径的数学原理提出了一种寻找AC/Hybrid MTDC混联系统最危险负荷增长方向和最临近电压失稳点的算法，并提出了加速收敛的改进措施。应用该算法分析了基于Hybrid MTDC的风电场并网系统的静态电压稳定性，并研究了风电出力变化对混联系统静态电压稳定性的影响。
　　提出了采有电压下垂控制的AC/Hybrid MTDC混联系统的潮流算法和静态电压稳定性分析方法。对比分析了采用主从控制策略和电压下垂控制策略对于混联系统静态电压稳定性的影响，研究了电压下垂控制换流器直流电压响应系数K对混联系统静态电压稳定性的影响。
　　最后，基于AC/Hybrid MTDC混联系统的静态电压稳定性算法，研究了系统的最优控制方向，并提出提高静态电压稳定性的直流调控措施和交流调控措施，比如增加换流站的无功补偿容量、改变换流器控制方式及给定值等。