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文檔簡介
1、隨著功率半導體開關(guān)器件的技術(shù)進步和性能的不斷提升,基于電壓源換流器的柔性直流輸電以其獨特的優(yōu)勢取得了長足的發(fā)展。目前,隨著大規(guī)模新能源的開發(fā)利用,柔性直流輸電工程的容量不斷增大,電壓等級不斷提高,其運行的安全穩(wěn)定性逐漸受到電網(wǎng)公司和學者們的廣泛關(guān)注。在此背景下,本文著重研究了柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)數(shù)學模型及潮流計算方法,建立了柔性直流輸電系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學模型,提出了一種柔性直流輸電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性分析方法,基于開關(guān)函數(shù)建立了柔直換流閥等
2、效模型,并設(shè)計了動態(tài)模擬系統(tǒng)。
首先,本文提出采用基于節(jié)點阻抗矩陣的高斯-賽德爾(GS)法求解柔性直流電網(wǎng)潮流,該方法與節(jié)點導納矩陣的GS法和牛頓-拉夫遜(NR)法相比,具有收斂性好且不易受初值影響的優(yōu)點。建立了含柔性直流的交直流混合系統(tǒng)潮流計算數(shù)學模型,采用交直流交替迭代法進行潮流計算,并分析了控制方式轉(zhuǎn)換對潮流分布的影響;采用靈敏度分析法確定了直流潮流控制器(DCPFC)在柔性直流電網(wǎng)中的最優(yōu)安裝位置;引入等效注入功率法,
3、將DCPFC對柔性直流電網(wǎng)潮流的影響轉(zhuǎn)移至其所在支路的兩側(cè)節(jié)點上,有效避免了節(jié)點導納矩陣維數(shù)的增加,提高了計算效率。
其次,基于dq旋轉(zhuǎn)坐標,建立了柔性直流輸電系統(tǒng)直流網(wǎng)絡(luò)、交流網(wǎng)絡(luò)、交直流接口、功率控制站、電壓控制站的動態(tài)模型。為了使模型適用于未來柔性直流電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制的要求,進一步建立了下垂控制換流站的詳細動態(tài)模型。在PSCAD/EMTDC中搭建了五端柔性直流輸電系統(tǒng)模型,通過時域仿真,驗證了所建動態(tài)模型的有效性。對比了傳統(tǒng)
4、主從控制和下垂控制方式下各換流站的動態(tài)響應(yīng),進一步證明下垂控制站能夠主動參與功率調(diào)節(jié),有效的防止主換流站過載。
再次,本文提出將柔性直流輸電系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性研究分為兩部分:第一部分通過柔性直流輸電系統(tǒng)的直流側(cè)分析整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性?;谌嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)的小干擾動態(tài)模型,建立了適于阻抗法穩(wěn)定性分析的復頻域等效電路,提出應(yīng)用ESAC標準判斷柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并以控制參數(shù)對穩(wěn)定性的影響作為其參數(shù)整定的主要依據(jù)。該方法在實際應(yīng)
5、用中,無需事先給定換流站的詳細參數(shù),適用于具有不同換流閥拓撲結(jié)構(gòu)的柔性直流輸電系統(tǒng)。第二部分通過柔性直流輸電系統(tǒng)的交流側(cè)分析整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先,根據(jù)dq旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流環(huán)控制結(jié)構(gòu)圖,構(gòu)建換流站的等效電路,推導換流站的等效導納。然后,采用注入非特征諧波電流法檢測交流電網(wǎng)阻抗。最后,根據(jù)奈奎斯特穩(wěn)定判據(jù),通過交直流阻抗比的頻域特性對柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性進行判斷。仿真表明,通過合理的控制參數(shù)配置,能夠使柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性顯著改
6、善。
最后,本文提出采用等時間常數(shù)原則設(shè)計柔性直流換流閥動態(tài)模擬系統(tǒng)。通過開關(guān)函數(shù)建立了基于模塊化多電平換流器(MMC)的柔直換流閥RLC等效模型;根據(jù)相似性定理,利用積分相似法得到MMC柔直換流閥動模系統(tǒng)的相似條件,提出了用于MMC柔直換流閥動模系統(tǒng)設(shè)計的等時間常數(shù)相似判據(jù)。該相似判據(jù)不但能夠滿足電路功率特性的約束,而且可以保證MMC柔直動模系統(tǒng)與實際工程具有相似的過渡過程?;谛「蓴_穩(wěn)定性分析方法,對動模系統(tǒng)的控制參數(shù)進行
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