考虑地方电网的能源基地直流送出系统静态稳定性分析

摘要

高压直流输电技术具有远距离、大容量、低损耗的特点，很好地缓解了电能生产和消费逆向分布的矛盾，被广泛应用于大型水电、火电基地能源送出、大区电网互联等工程。虽然直流输电有效地隔离两个交流系统，其本身不存在稳定问题，但是直流系统的功率特性将深刻地影响与之相连的交流系统，且直流系统的正常运行依赖于交流系统的支撑，其输送能力极限、静态稳定水平和暂态稳定水平等都受到交流系统强度的制约，交直流相互作用使得系统安全稳定面临着诸多问题。
　　随着直流实际工程建设的推进，出现了大量由能源基地和整流换流站组成的送端系统，这些送端系统无法与交流主网构成联系，往往需要孤岛运行或与较弱地方电网相连运行，其网架结构薄弱，稳定问题突出。但是，由于以往直流工程受端系统强度更弱，且直流逆变侧换流器运行条件更为苛刻，过去对于交直流系统稳定的研究主要集中在受端逆变侧，对于送端整流侧稳定性的研究较少。
　　本文针对考虑地方电网的能源基地直流送出系统静态稳定问题展开分析，首先根据直流系统构成和交流系统简化等值方法构建考虑地方电网的能源基地直流送出系统准稳态模型，并给出了相应的交直流特性基本方程，以此为基础对直流送出系统的运行特性进行了分析，指出直流送出系统静态稳定性取决于运行点与输送功率极限点的关系，并根据静态稳定储备系数和直流调制裕度指标分析了不同短路比对直流送出系统额定运行静态稳定性的影响，进而提出考虑地方电网的能源基地直流送出系统临界短路比指标并推导其解析式。基于短路比指标和临界短路比的指标的解析式，分析了地方电网对能源基地直流送出系统的影响机理，研究表明，地方电网的类型、与能源基地的相对规模以及负荷构成都将影响到送出系统的静态稳定性，并在BPA中进行静态电压稳定指标计算和时序仿真分析来进一步验证了上述分析的有效性。

目录

声明

摘要

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 高压直流输电技术

1．2．2 不同能源基地直流送出系统及其存在的问题

1．2．3 直流送出系统静态稳定性分析方法

1．3 本文工作

第2章 考虑地方电网的能源基地直流送出系统准稳态建模

2．1 能源基地直流送出系统的构成

2．2 直流输电系统数学模型

2．2．1 直流系统的构成

2．2．2 直流系统换流器方程

2．2．3 直流控制系统及控制方式

2．3 交流系统简化等值

2．4 考虑地方电网的能源基地直流送出系统系统准稳态模型

2．5 本章小结

第3章 考虑地方电网的能源基地直流送出系统特性及静态稳定机理分析

3．1 直流送出系统运行特性分析

3．2 短路比定义及其对直流送出系统静态稳定性的影响

3．3 临界短路比的定义及解析式

3．4 基于短路比和临界短路比的直流送出系统静态稳定机理分析

3．4．1 地方电网类型的影响

3．4．2 地方电网与能源基地相对规模的影响

3．4．3 负荷构成的影响

3．5 本章小结

第4章 考虑地方电网的能源基地直流送出系统实例仿真

4．1 仿真软件平台及系统

4．1．1 BPA软件

4．1．2 仿真系统

4．2 静态稳定性常规判定方法

4．2．1 静态电压稳定指标及判定原则

4．2．2 基于时序仿真的直流送出系统静态稳定判定原则

4．3 基于短路比和临界短路比的直流送出系统静态稳定判定方法有效性验证

4．3．1 电源型地方电网静态稳定判定对比分析

4．3．2 负荷型地方电网静态稳定判定对比分析

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其他成果

致谢