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随着西电东送和全国联网的全面实施,我国将有越来越多的高压直流输电工程投入运行。在负荷密集地区会出现多回直流线路同时落点于较小的区域范围内的情况,由于电气距离较近,换流站之间的相互影响可能会恶化交流系统的整体性能。中国南方电网是目前世界上规模最大的远距离、大容量、超高压,交直流混合运行互联电网之一。根据规划,到2020年前后将有7回或更多的直流线路落点广东电网,如此多的直流线路落点于同一交流电网,这给电网的安全稳定运行带来了新的挑战,因此研究直流多落点系统特别是中国南方电网这种交直流并列运行系统可能存在的问题以及解决这些问题的措施,对于我国电网的安全稳定运行和今后发展具有十分重要的意义。
论文采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序,建立南方电网直流多落点模型,对故障情况下,交、直流系统之间的相互影响进行分析,深入研究南方电网直流多落点系统的动态性能和直流多落点对电网安全稳定性的影响,并对提高直流多落点系统稳定性的措施进行探讨。具体内容包括:
论述了直流多落点问题形成的背景以及多回直流落点同一交流电网给系统带来的问题以及国内外对这些问题的研究现状和研究方法,并分析现有方法存在的问题。
介绍了电力系统仿真的分类以及目前国内外常用的电力系统仿真软件,对交直流电力系统仿真所采用的模型和研究工具进行对比分析;指出了机电暂态仿真程序和电磁暂态仿真程序在直流输电系统的建模仿真方面的差异,各自的优势和局限性。简述本文所采用的仿真工具PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真程序以及论文研究所采用的模型——南方电网直流多落点系统建模的情况以及模型的有关参数。
交流系统故障情况下直流多落点系统中交直流之间的相互影响作用十分强烈,一方面是交流系统发生故障时,可能会导致多个逆变站同时发生换相失败;另一方面是换相失败的发生会导致直流系统输送功率下降甚至中断,在不利的情况下可进一步加剧交流系统故障所带来的扰动。论文对南方电网各回直流系统在交流电网故障时的动态性能进行研究。重点考察各回直流在交流系统发生单相故障和三相故障情况下发生换相失败的情况和故障后各回直流的恢复情况以及故障过程中交、直流系统相互作用的动态过程。
直流系统一次设备,二次设备以及其他辅助设备的故障在不同程度上影响直流系统的正常工作,严重时会导致直流闭锁或停运。论文介绍了直流系统常见的故障、直流闭锁(紧急停运)以及直流线路故障重启的过程。对直流系统故障对直流多落点系统的影响进行研究和分析,重点考察某回直流发生单、双极紧急停运故障以及直流线路故障重启对其他直流的运行和交流系统的影响。对预防直流系统换相失败的措施和控制策略进行了介绍,并就加大运行时逆变侧关断角的控制策略在防止换相失败方面的作用进行了仿真分析;分析了直流系统中VDCOL的控制特性对各逆变站换相失败的影响,对有利于MIDC系统换相失败恢复的VDCOL参数改进特性进行了探讨,通过仿真验证了该方法的有效性以及对不同故障的适应性;论述了南方电网实施直流紧急功率提升的必要性和可行性,对直流功率提升功能进行了介绍,并就直流紧急功率提升对改善直流多落点系统的暂态稳定性作了仿真验证。