高壓直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量建模與控制策略研究.pdf

1、為了服務(wù)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高速發(fā)展，同時(shí)充分利用我國中西部地區(qū)的煤炭、水利、風(fēng)、光等一次能源，我國電網(wǎng)經(jīng)歷了數(shù)十年的高速發(fā)展，已經(jīng)形成了中西部能源中心集中，中東部負(fù)荷中心集中，西電東送，南北互聯(lián)，交直流系統(tǒng)并列運(yùn)行的基本網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)我國交直流系統(tǒng)以及風(fēng)電的發(fā)展，為了為交直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過程分析提供新的建模與仿真方法，并為高壓直流系統(tǒng)(High Voltage Direct Current System，HVDC system)緊急

2、功率支援和高壓直流系統(tǒng)跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)的運(yùn)行方式提供合理的控制策略，本論文重點(diǎn)研究了能反應(yīng)高壓直流系統(tǒng)換流器諧波特性的高壓直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量建模、反應(yīng)交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障狀態(tài)下直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的高壓直流系統(tǒng)三相動(dòng)態(tài)相量建模、含電力電子裝置的電力系統(tǒng)和交直流系統(tǒng)電磁-動(dòng)態(tài)相量混合仿真方法以及基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制的直流系統(tǒng)緊急功率支援控制策略和基于定功率控制的直流系統(tǒng)跟隨風(fēng)電功率波動(dòng)控制策略，其主要內(nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)動(dòng)態(tài)相量理論，

3、提出了一種反映直流系統(tǒng)換流器諧波特性的直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型，該模型包括完整的直流系統(tǒng)換流器動(dòng)態(tài)相量模型，直流線路動(dòng)態(tài)相量模型以及控制器模型;并分析了直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型的仿真過程;仿真對(duì)比分析表明，所提動(dòng)態(tài)相量模型能在使用代數(shù)模型形式的換流器動(dòng)態(tài)相量模型及較大仿真步長(zhǎng)的情況下反應(yīng)直流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，尤其是直流系統(tǒng)換流器對(duì)交流系統(tǒng)的諧波特性。完善了直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型。
　　(2)為擴(kuò)展直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型的適用性，建立了適應(yīng)交流系

4、統(tǒng)不對(duì)稱狀態(tài)的直流系統(tǒng)三相動(dòng)態(tài)相量模型，該模型包括完整的直流系統(tǒng)換流器動(dòng)態(tài)相量模型，直流線路動(dòng)態(tài)相量模型以及控制器模型;并分析了該動(dòng)態(tài)相量模型的仿真過程;仿真對(duì)比分析表明，所提動(dòng)態(tài)相量模型能在使用代數(shù)模型形式的換流器三相動(dòng)態(tài)相量模型以及較大仿真步長(zhǎng)的情況下，反應(yīng)交流系統(tǒng)不對(duì)稱故障時(shí)，直流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。擴(kuò)展了直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型的在交流系統(tǒng)不對(duì)稱狀態(tài)下的應(yīng)用。
　　(3)為充分發(fā)揮電磁暫態(tài)建模仿真方法和動(dòng)態(tài)相量建模仿真方法各自在建

5、立交流系統(tǒng)模型和電力電子裝置模型的優(yōu)勢(shì)，提出了含電力電子裝置的電力系統(tǒng)中，電力電子裝置使用動(dòng)態(tài)相量模型，交流系統(tǒng)使用電磁暫態(tài)模型的電磁-動(dòng)態(tài)相量混合仿真，分析了混合仿真中模型區(qū)域劃分及相互等效方法，并以交直流系統(tǒng)為例分析了電磁-動(dòng)態(tài)相量混合仿真的具體流程;使用所提反映直流系統(tǒng)換流器諧波特性的直流系統(tǒng)動(dòng)態(tài)相量模型實(shí)現(xiàn)了交直流系統(tǒng)的混合仿真。對(duì)比分析，所提混合仿真方法能在使用比電磁暫態(tài)模型簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)相量模型以及較大仿真步長(zhǎng)的情況下，反應(yīng)交直

6、流系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。為含電力電子裝置的電力系統(tǒng)提供了新混合仿真方法。
　　(4)提出了一種基于自適應(yīng)動(dòng)態(tài)面控制的直流系統(tǒng)廣域緊急功率支援控制策略，該策略根據(jù)廣域測(cè)量系統(tǒng)(Wide Area Measurement System，WAMS)測(cè)量的交直流系統(tǒng)全局信息，利用交直流系統(tǒng)慣量中心(Center of Inertia，COI)等值模型，使用動(dòng)態(tài)面控制策略和自適應(yīng)控制理論進(jìn)行設(shè)計(jì)，能處理系統(tǒng)未知建模誤差和外界干擾的，使用李亞普諾夫

7、函數(shù)法理論證明了所提控制策略下交直流系統(tǒng)的穩(wěn)定性。對(duì)所提控制策略進(jìn)行了仿真分析，時(shí)域仿真分析結(jié)果表明，該直流系統(tǒng)緊急功率支援控制策略對(duì)系統(tǒng)不同運(yùn)行方式和不同故障有較好的自適應(yīng)性和魯棒性，對(duì)信號(hào)時(shí)滯具有較好的魯棒性;同時(shí)其效果優(yōu)于傳統(tǒng)的零極點(diǎn)配置方法及反步法設(shè)計(jì)的直流系統(tǒng)附加控制策略。
　　(5)研究了在“風(fēng)火打捆”經(jīng)直流外送系統(tǒng)中，將調(diào)峰調(diào)頻能力較弱的送端地區(qū)因風(fēng)電風(fēng)功率引起的功率波動(dòng)轉(zhuǎn)移到調(diào)峰調(diào)頻能力強(qiáng)的受端地區(qū)的，基于定功率控