基于不同仿真模型的交直流电网控制特性研究

摘要

特高压直流输电工程推广应用背景下，交直流电网混联成为我国新的重要电网结构。文章针对不同直流控制系统仿真模型及交直流混联电网，基于电力系统机电暂态仿真软件(PSD-BPA)和电力系统机电暂态一电磁暂态混合仿真软件(P SModel)，分析研究了适用于实际电网稳定运行的参数设置、优化方法及仿真工具的选取，对交直流混联电网的稳定运行具有很大的指导意义。
　　针对应用于实际工程的西门子直流控制系统，基于PSD-BPA机电暂态仿真程序，分析了控制环节中低压限流启动值、定功率环节测量时间常数、不同频率振荡的扰动电压等因素对整流站动态无功特性的影响。研究了云广特高压直流送端孤岛运行方式下，直流控制系统参数及运行方式对孤岛大扰动暂态响应特性的影响。进而提出了直流控制系统参数优化配置方案，仿真结果验证了优化方案可有效降低故障后整流站无功功率需求，有助于提升孤岛系统电压恢复水平，保障系统安全稳定运行。
　　针对应用于实际工程的ABB公司的直流控制系统，基于PSD-BPA机电暂态仿真程序，研究了直流控制系统换相失败预测控制功能模块。扰动过程中，预测控制通过减小逆变器触发角α，以增大换相裕度。这一控制将改变逆变站无功特性，甚至影响受端电网电压稳定性。文中研究了换相失败预测控制及预测参数对逆变站非线性无功轨迹和电压稳定性的影响;提出了改善逆变站大扰动无功需求特性的预测参数优化措施。特高压直流输电的受端电网在大扰动冲击下的时域仿真结果，验证了预测控制参数的优化提升受端电网电压稳定性的有效性。
　　在不同仿真尺度下，针对复龙一奉贤特高压直流送端电网和呼蒙一豫西特高压直流受端电网，分析了多种故障状况下不同仿真结果的差异机理，验证了不同仿真模型对仿真结果精确性的影响，以及验证了使用机电暂态一电磁暂态混合仿真在交直流混联电网尤其在受端电网发生故障时，其很高的有效性和实用性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 直流控制系统仿真模型的发展概况

1．2．2 混合仿真工具的研究概况

1．3 本文的主要工作

第2章 不同直流控制系统仿真模型介绍

2．1 基于CIGRE直流输电标准测试系统的仿真模型

2．2 基于西门子公司直流控制系统的仿真模型

2．3 基于ABB公司直流控制系统的仿真模型

2．4 本章小结

第3章 直流整流站动态无功特性分析及优化

3．1 整流站准稳态模型

3．2 整流站动态无功特性分析

3．2．1 整流站动态特性测试模型

3．2．2 扰动过程中直流控制方式切换逻辑

3．2．3 动态无功特性分段解析

3．2．4 整流站动态无功特性评述

3．3 影响动态无功特性因素分析

3．3．1 VDCOL启动点的影响

3．3．2 定功率控制电压测量时间常数的影响

3．3．3 直流控制方式的影响

3．3．4 不同电压振荡频率的影响

3．3．5 影响无功特性因素评述

3．4 特高压直流孤岛电网仿真验证

3．4．1 云广特高压直流孤岛系统

3．4．2 VDCOL参数设置对受扰系统影响及优化

3．4．3 定功率控制电压测量时间常数对受扰系统的影响及优化

3．4．4 孤岛运行特性优化评述

3．5 本章小结

第4章 直流逆变站换相失败预测控制对无功特性影响及优化

4．1 特高压直流受端系统测试模型

4．2 计及换相失败预测控制逆变站无功特性

4．3 换相失败预测控制相关参数的影响分析

4．3．1 电压门槛值Ucf的影响

4．3．2 增益系数Ucf的影响

4．3．3 改善逆变站无功特性的预测控制参数优化

4．4 特高压直流受端电网仿真验证

4．4．1 特高压直流受端电网系统

4．4．2 受端电网受扰特性及优化

4．5 本章小结

第5章 基于不同仿真尺度的交直流混联系统暂态响应机理分析

5．1 不同动态过程及仿真方法介绍

5．2 混合仿真工具介绍

5．3 不同仿真尺度下实际电网案例分析

5．3．1 送端电网案例分析

5．3．2 受端电网案例分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研工作

致谢