【摘要】：現(xiàn)代電力系統(tǒng)中,風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量的不斷增加和高壓直流(High Voltage Direct Current,HVDC)輸電技術(shù)的快速發(fā)展,在帶來巨大效益的同時也給電網(wǎng)帶來了一些安全穩(wěn)定性問題,如大規(guī)模風(fēng)機(jī)跳閘,HVDC閉鎖等,這些都對電網(wǎng)緊急頻率控制提出了新的挑戰(zhàn)。同時,在當(dāng)前電力系統(tǒng)中,可參加緊急控制的資源(緊急頻率控制資源)也逐漸多樣化,如傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組、風(fēng)電、HVDC等,但是它們的性能、價格等差異明顯。因此,為了提升電網(wǎng)緊急頻率控制性能,研究上述資源的協(xié)調(diào)控制問題顯得尤為重要。本文主要的研究內(nèi)容及成果如下:1、基于電力系統(tǒng)仿真軟件DIg SILENT/Power Factory搭建了典型的風(fēng)電經(jīng)HVDC外送的兩區(qū)域仿真系統(tǒng)。分析并推導(dǎo)了火電機(jī)組、雙饋感應(yīng)風(fēng)機(jī)(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)以及HVDC的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型,并運用DIg SILENT/Power Factory軟件搭建了三者的仿真模型。基于所搭建的仿真系統(tǒng),研究了火電機(jī)組、DFIG以及HVDC對系統(tǒng)頻率的控制特性。2、分析研究了不同緊急頻率控制資源的動作速度對系統(tǒng)頻率的影響。針對直流緊急功率支援、快關(guān)汽門以及切機(jī)等緊急控制措施,分析研究了每種控制措施的基本原理及其控制模型�；谒茖�(dǎo)的電力系統(tǒng)頻率響應(yīng)模型以及資源的有功動作速度模型,分析研究了不同緊急控制措施對系統(tǒng)頻率的控制效果。研究表明:動作速度越快的緊急控制措施,越能有效地減緩系統(tǒng)頻率上升速率,降低頻率峰值。最后,通過仿真驗證了上述研究的正確性。3、針對含單類緊急頻率控制資源(單種措施)和多類緊急頻率控制資源(多種措施)的電網(wǎng)分別提出了緊急頻率控制策略�；谒⒌南到y(tǒng)有功過剩量模型以及資源等效有功切除量模型,提出了一種計及資源動作速度的單資源緊急控制策略,該策略能夠根據(jù)系統(tǒng)目標(biāo)閾值,精確計算資源等效有功切除量,控制系統(tǒng)頻率峰值。然后,基于資源的可調(diào)容量及其成本,確定了連續(xù)資源優(yōu)先的系統(tǒng)有功分配策略。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)連續(xù)資源有功分配策略,提出了計及資源可調(diào)量和動作速度的多資源緊急協(xié)調(diào)控制策略。仿真結(jié)果表明,所提出的緊急控制策略能夠通過精確計算資源等效有功切除量使得系統(tǒng)頻率峰值被控制在目標(biāo)閾值以下,有效地改善緊急情況下電網(wǎng)頻率的動態(tài)性能。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM712
【圖文】：

2.1 DIgSILENT/PowerFactory 軟件介紹DIgSILENT/PowerFactory 軟件最早是由德國 DIgSILENT GmbH 公司于 1976 年研發(fā)的仿真軟件。DIgSILENT(DIgitalSImuLationandElectricalNeTworkcalculationprogram即：數(shù)字仿真及電網(wǎng)計算程序。該軟件是一款帶有繼承凸顯單線圖界面的電力系統(tǒng)分析軟件包，具有繪圖、編輯以及靜態(tài)和動態(tài)計算功能。PowerFactory 是由在電力系統(tǒng)分析和編程領(lǐng)域有多年經(jīng)驗的優(yōu)秀工程師和程序員設(shè)計和開發(fā)的。PowerFactory 計算得到的結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性，已被世界上眾多電力系統(tǒng)機(jī)構(gòu)在廣泛使用中所認(rèn)可。DIgSILENT/PowerFactory 的主要目標(biāo)是實現(xiàn)電力系統(tǒng)及其控制系統(tǒng)的規(guī)劃及運行優(yōu)化。通過引入面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)和數(shù)據(jù)庫概念，用戶可以在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建詳盡的電力系統(tǒng)元件模型。該軟件具備 AC/DC 混合系統(tǒng)潮流計算，故障分析，機(jī)電、電磁暫態(tài)仿真，最優(yōu)潮流等分析功能。DIgSILENT/PowerFactory 具備豐富的電力電子元件模塊，尤其是 DIgSILENT 提供多種風(fēng)機(jī)模型、光伏電池以及儲能系統(tǒng)模型等，其被廣泛應(yīng)用于含大規(guī)模新能源電力系統(tǒng)的建模以及仿真分析。圖 2-1 表示 DIgSILENT/PowerFactor 軟件的操作界面。

東南大學(xué)碩士學(xué)位論文由圖 2-1 可以看出，該軟件采用了圖像化的建模方式，從元件庫中選取所需要的元件放入繪圖窗口，并通過線路的連接即實現(xiàn)了元件之間的線路接通。然后，通過雙擊元件即可對元件的核心參數(shù)進(jìn)行修改設(shè)置。雖然 DIgSILENT/PowerFactory 有著豐富的元件庫，可以滿足大部分的電力系統(tǒng)中元件搭建要求，但是有時需要根據(jù)實際系統(tǒng)建立某些特殊的元件或修改元件邏輯功能，而元件庫中可能并沒有相關(guān)模型的存在，此時構(gòu)建人員需要根據(jù)實際功能搭建相應(yīng)的模型。DIgSILENT/PowerFactory 軟件在這一點上充分的體現(xiàn)了它的靈活性。圖 2-2 表示DIgSILENT/PowerFactory 自定義某個元件功能的操作過程圖。繪圖區(qū)通過選取一個圖像化元件，為了實現(xiàn)元件特殊的功能，先建立一個復(fù)合模型（CompositeModel），表示這個元件整體子模塊的結(jié)構(gòu)關(guān)系，然后通過 DSL（DIgSILENTSimulation Language）語言對相關(guān)子模塊（Common Model）進(jìn)行定義，最后需要在數(shù)據(jù)管理窗口右擊通用模型，給模塊中的變量設(shè)置初始值。

第 2 章 基于 DIgSILENT/PowerFactory 的風(fēng)火直流建模與仿真調(diào)速器 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī)勵磁系統(tǒng) ref ePfE tUrefUmP圖 2-7 火電機(jī)組元件結(jié)構(gòu)模型圖 2-8 表示 DIgSILENT/PowerFactory 軟件搭建的火電機(jī)組復(fù)合模型框架。從以看出，DIgSILENT/PowerFactory 中火電機(jī)組的模型框架是基于實際火電機(jī)組型搭建的，實現(xiàn)了火電機(jī)組的主要功能模塊，然后通過定義具體子模塊的方式模塊的邏輯功能。圖 2-9 表示調(diào)速器的 DSL 模型，模型主要實現(xiàn)變量之間的數(shù)并通過 DSL 語句對狀態(tài)變量進(jìn)行初始化操作以及對一些變量設(shè)定初始值。

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本文編號：2806533