交直流系统稳态低频减载优化算法和暂态低压减载控制策略研究

摘要

柔性高压直流输电技术，在电网互联和风力发电等领域，得到了越来越多的应用。有必要研究交直流混合输电系统的特点，以保证互联电网的安全、经济运行。本文在潮流计算和动态仿真基础上，研究了交直流系统稳态优化低频减载和暂态低压减载问题。
　　首先，基于多端直流输电系统简化模型，通过简化变量改进了现有统一迭代求解算法，在保证相同精度的前提下提高计算速度。在此基础上，根据系统频率调节设备的动作顺序，采用非线性优化算法，分两个阶段优化减载量和恢复量。该方法简单快速，有利于频率快速恢复
　　其次，推导出系统频率和激磁电势的关系，量化频率变化对同步发电机无功出力的影响，从而建立与频率相关的扩展潮流算法。该算法可以更精确地分析系统出现有功缺额和频率下降后，各发电机节点的电压和无功出力变化趋势。
　　最后，基于交直流系统统一动态模型，计及暂态电压安全和换流阀过流保护，提出在VSC逆变侧增加低压减载控制。当负荷过载超出VSC定交流电压调节能力时，将VSC控制方式从PV切换为PQ方式，以一定电压降落为代价，避免VSC退出运行。当发生更严重过载时，进行快速低压减载，维持直流线路持续供电和暂态电压安全。

目录

文摘

英文文摘

致谢

插图清单

表格清单

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.1.1 基于VSC的直流输电系统简介

1.1.2 轻型直流输电技术较传统直流输电的优点

1.1.3 轻型直流输电的工程应用

1.2 本课题国内外研究现状综述

1.2.1 交直流系统的低频减载问题

1.2.2 交直流系统的低压减载问题

1.3 本文的主要工作和研究成果

第二章 多端直流输电系统的潮流计算

2.1 基本原理和稳态公式推导

2.2 两种传统的潮流计算方法

2.2.1 交替求解法

2.2.2 统一迭代法

2.3 改进的统一迭代计算方法

2.4 算例比较

2.5 本章小结

第三章 最优潮流及交直流系统中最优低频减载量的计算

3.1 最优潮流及交直流输电系统的潮流最优化问题

3.1.1 电力系统最优潮流

3.1.2 交直流输电系统的潮流最优化问题

3.1.3 交直流系统中最优潮流实际应用时的问题

3.2 考虑发电机调频过程和VSC特性的优化低频减载算法

3.2.1 低频减载静态优化算法

3.2.2 分阶段考虑的低频减载及负荷恢复算法

3.2.3 交直流系统的约束方程

3.3 算例分析

3.4 本章小结

第四章 计及同步发电机频率无功关系的扩展潮流算法

4.1 引言

4.2 同步发电机无功出力与频率间关系

4.2.1 基于空载电势的机组出力定义

4.2.2 激磁电势与频率和励磁电流关系

4.2.3 无功出力与频率关系

4.3 励磁控制对机组无功出力影响

4.3.1 基于简化励磁模型

4.3.2 基于简化励磁模型

4.4 励磁控制对机组无功出力影响

4.4.1 稳态频率降幅和机组有功出力

4.4.2 扩展潮流算法

4.5 算例分析

4.6 本章小结

第五章 含VSC的多端直流系统的暂态仿真

5.1 引言

5.2 交直流系统复杂数学模型推导

5.2.1 abc坐标下的高频数学模型

5.2.2 abc坐标下的低频数学模型

5.2.3 dq坐标下的低频动态模型

5.2.4 xy坐标下的低频动态模型

5.3 交直流系统简单数学模型推导

5.4 控制方式模型

5.5 算例仿真

5.6 本章小结

第六章 交直流混合注入节点的低压减载

6.1 引言

6.2 交直流注入节点的电压特性分析

6.3 低压减载与VSC过载保护环节的配合

6.4 低压减载量的计算方法

6.5 整体实现过程

6.6 算例分析

6.7 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文