交直流并联系统功角特性优化与暂态稳定控制研究

摘要

随着现代电力系统的不断发展和“西电东送，全国联网”的电力发展战略进一步推进，大规模交直流互联输电逐步成为我国电网发展的基本格局，由此带来的交直流电力系统暂态稳定问题日益突出；另一方面，基于电压源的新型直流输电应用规模不断扩大，使得系统受扰后的动态过程更为复杂。基于此背景，本文在总结传统高压直流输电和新型直流输电系统基本原理与控制模型的基础上，对交直流并联输电系统的暂态运行特性与优化控制相关问题进行了深入研究，为交直流系统运行和调制提供了一定的参考。
　　首先，本文基于等面积原理分析了直流线路接入对交直流暂态功角稳定裕度的影响机理。以系统稳定裕度为指标综合分析了直流过载能力、系统初始功角、故障切除时间以及功率分配等因素对系统暂态稳定的影响，并提出了直流线路改善混联系统稳定性的有效作用域，通过MATLAB/Simulink仿真验证了分析结果。
　　其次，针对多机交直流系统存在的各机组功角轨迹不同调及电磁功率时变性等特殊问题，提出一种用互补机群等值功角的相对运动来评价系统整体功角稳定裕度的分析方法。基于互补机群惯量中心变换提出一种以等值功角同调指数为性能指标的同调机群划分策略，并通过仿真验证了该方法的可行性。
　　然后，针对交直流系统故障后的暂态稳定问题，采用直流功率调制技术对系统故障特性进行优化控制以改善系统的暂态稳定性。在分析直流功率调制改善系统暂态稳定性的基础上，提出了基于两种功率调制的优化策略。对于直流大方式调制，采用prony辨识方法确定其输入信号源，提出基于等值功角同调指数的变步长分层寻优参数优化策略；对于直流功率提升/回降调制，考虑调制参数与等面积原理中加减速面积密切相关以及多变量非线性的特点，采用基于不平衡能量性能指标的粒子群优化算法对调制策略进行优化。最后通过MATLAB与BPA暂态仿真验证了两种优化策略的有效性，优化后的调制策略能够有效改善系统功角稳定性，为实际工程中的直流功率调制策略提供一定的参考。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题的研究现状

1.3 论文的主要研究内容

第2章 直流输电系统模型及其控制原理

2.1 电流源型换流器的直流输电系统

2.2 电压源型换流器的直流输电系统

2.3 小结

第3章 交直流并联系统暂态稳定性分析

3.1 电力系统稳定性概述

3.2 简单交直流并联输电系统暂态稳定性分析

3.3 多机交直流输电系统暂态稳定分析的特殊问题

3.4 多机交直流系统暂态特性仿真

3.5 本章小结

第4章 直流功率调制策略研究

4.1直流调制改善系统暂态功角稳定性基本原理

4.2 直流大方式调制策略研究

4.3 直流功率提升/回降控制策略研究

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢