【摘要】：中國能源儲備與需求逆向分布的特點推動了遠距離大容量特/超高壓直流輸電的快速發(fā)展。大容量直流輸電系統(tǒng)采用送端孤島運行方式，可減少直流跳閘后潮流轉(zhuǎn)移對交流系統(tǒng)的影響，在改善遠距離送電系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高送電能力方面有著獨特的優(yōu)勢。如何保障孤島系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行成為影響電網(wǎng)及直流方式安排的關(guān)鍵問題。 孤島方式下，由于送端與交流主網(wǎng)沒有電氣聯(lián)系，孤島系統(tǒng)的短路比和有效慣性時間常數(shù)顯著低于聯(lián)網(wǎng)方式，導(dǎo)致交直流相互間的影響更為明顯，由此帶來頻率穩(wěn)定、過電壓抑制和功角穩(wěn)定等一系列問題，分析方法與解決方案與傳統(tǒng)大系統(tǒng)有著很大不同。云廣特高壓直流是中國首個在設(shè)計階段就考慮采用孤島方式的高壓直流輸電工程，目前世界上采用孤島方式的直流工程都靠近發(fā)電站，而云廣特高壓直流系統(tǒng)的整流側(cè)——楚雄換流站與兩個主要電源的距離在250km以上，送端電網(wǎng)十分薄弱，給頻率、電壓及穩(wěn)定性控制帶來了很多新的問題，運行控制的難度明顯高于其他直流工程。 針對云廣直流孤島可能存在的主要問題，在前期開展了較為全面的理論研究，并組織了一系列孤島試驗以驗證相關(guān)控制措施的有效性。在這些試驗中，直流孤島運行控制中的一些特殊問題逐步顯現(xiàn)。本文通過分析這些特殊現(xiàn)象背后的物理本質(zhì)，提出改進孤島系統(tǒng)運行特性的安全穩(wěn)定控制措施，主要工作包括以下內(nèi)容： （1）分析總結(jié)前期天廣、云廣直流孤島調(diào)試情況，提出了直流孤島的調(diào)頻策略。為避免孤島系統(tǒng)出現(xiàn)周期性頻率波動，放大機組一次調(diào)頻動作死區(qū)，縮小直流頻率限制器（FLC）動作死區(qū)，發(fā)揮FLC在孤島頻率控制的主導(dǎo)作用。孤島系統(tǒng)功率調(diào)整時，采用直流功率跟隨機組功率調(diào)整的模式。 （2）針對孤島方式下直流單極閉鎖后頻率大幅升高的問題，分析了發(fā)電機輸入機械功率、輸出電磁功率和轉(zhuǎn)動慣量三個因素在直流閉鎖后頻率動態(tài)過程中的作用。在孤島頻率爬升階段，提出通過修改調(diào)速器參數(shù)、優(yōu)化直流過負荷控制、連鎖切機三者相結(jié)合的方法降低頻率峰值；在孤島頻率由峰值回降階段，指出機組PSS反調(diào)動作導(dǎo)致的電壓大幅下降會導(dǎo)致直流進入逆變器電流控制模式降功率，減緩頻率的恢復(fù)速度，并提出了改進措施。 （3）針對孤島方式下直流雙極跳閘后出現(xiàn)的部分機組調(diào)相運行的現(xiàn)象，利用電力系統(tǒng)功率擾動的3階段分配原理解釋了產(chǎn)生的原因，提出了避免機組長時間調(diào)相運行的調(diào)速器附加控制策略。 （4）研究了孤島方式下發(fā)生直流閉鎖時的工頻過電壓問題。根據(jù)在時間尺度上影響過電壓水平的關(guān)鍵因素的不同，將擾動后過電壓動態(tài)過程分為三個階段。針對直流單極閉鎖、雙極同時閉鎖、雙極相繼閉鎖三種情況對工頻過電壓過程進行了詳細分析。傳統(tǒng)上過電壓抑制措施主要針對雙極同時閉鎖后第一階段過電壓峰值問題，云廣直流極小短路比的特點導(dǎo)致第二階段過電壓問題同樣突出。本文提出采用發(fā)電機高壓側(cè)電壓控制的方法來改善云廣直流孤島第二階段過電壓的技術(shù)方案。 （5）研究了云廣直流孤島的動態(tài)穩(wěn)定性問題，指出采用現(xiàn)有PSS可有效提高小灣機組對金安橋機組相對振蕩模式的阻尼，但在直流單極閉鎖等情況下，PSS存在反調(diào)問題，，對孤島系統(tǒng)頻率及過電壓控制產(chǎn)生不利影響。從原理上對PSS反調(diào)的原因進行了分析，從機電振蕩的本質(zhì)特征出發(fā)，提出了廣域PSS的解決方案，在改善孤島系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性的同時，避免了現(xiàn)有PSS控制的不利影響。 本研究以我國首個采用孤島方式的云廣特高壓直流系統(tǒng)為背景開展，總結(jié)了直流孤島調(diào)頻策略、過電壓控制和穩(wěn)定性控制方面的關(guān)鍵問題，研究結(jié)論為直流孤島運行方式安排和控制措施的確定提供了理論基礎(chǔ)和技術(shù)依據(jù)，對于其他采用孤島方式的直流工程也具有較好的參考價值。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM721.1;TM712

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本文編號：2477286