本文關(guān)鍵詞： 柔性直流輸電 潮流計(jì)算 高斯 賽德爾法 直流潮流控制器 電流靈敏度 等效注入功率法 ESAC判據(jù) 小干擾穩(wěn)定性 動(dòng)模仿真系統(tǒng)　出處：《華北電力大學(xué)(北京)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的技術(shù)進(jìn)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(dú)特的優(yōu)勢(shì)取得了長(zhǎng)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(jí)不斷提高,其運(yùn)行的安全穩(wěn)定性逐漸受到電網(wǎng)公司和學(xué)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(xué)模型及潮流計(jì)算方法,建立了柔性直流輸電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)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效模型,并設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)。首先,本文提出采用基于節(jié)點(diǎn)阻抗矩陣的高斯 賽德爾(Gauss-Seidel,GS)法求解柔性直流電網(wǎng)潮流,該方法與節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣的GS法和牛頓 拉夫遜(Newton-Raphson,NR)法相比,具有收斂性好且不易受初值影響的優(yōu)點(diǎn)。建立了含柔性直流的交直流混合系統(tǒng)潮流計(jì)算數(shù)學(xué)模型,采用交直流交替迭代法進(jìn)行潮流計(jì)算,并分析了控制方式轉(zhuǎn)換對(duì)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(DC power flow controller,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,將DCPFC對(duì)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(diǎn)上,有效避免了節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣維數(shù)的增加,提高了計(jì)算效率。其次,基于dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo),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(dòng)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(jìn)一步建立了下垂控制換流站的詳細(xì)動(dòng)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(shí)域仿真,驗(yàn)證了所建動(dòng)態(tài)模型的有效性。對(duì)比了傳統(tǒng)主從控制和下垂控制方式下各換流站的動(dòng)態(tài)響應(yīng),進(jìn)一步證明下垂控制站能夠主動(dòng)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(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性�；谌嵝灾绷鬏旊娤到y(tǒng)的小干擾動(dòng)態(tài)模型,建立了適于阻抗法穩(wěn)定性分析的復(fù)頻域等效電路,提出應(yīng)用ESAC標(biāo)準(zhǔn)判斷柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并以控制參數(shù)對(duì)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(shí)際應(yīng)用中,無需事先給定換流站的詳細(xì)參數(shù),適用于具有不同換流閥拓?fù)浣Y(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(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先,根據(jù)dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)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(dǎo)換流站的等效導(dǎo)納。然后,采用注入非特征諧波電流法檢測(cè)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(duì)柔性直流輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性進(jìn)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)定性顯著改善。最后,本文提出采用等時(shí)間常數(shù)原則設(shè)計(jì)柔性直流換流閥動(dòng)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(Modular Multi-level Converter,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(dòng)模系統(tǒng)的相似條件,提出了用于MMC柔直換流閥動(dòng)模系統(tǒng)設(shè)計(jì)的等時(shí)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(dòng)模系統(tǒng)與實(shí)際工程具有相似的過渡過程�；谛「蓴_穩(wěn)定性分析方法,對(duì)動(dòng)模系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行整定。根據(jù)MMC柔直動(dòng)模系統(tǒng)的無源逆變和STATCOM充電、解閉鎖過程和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,進(jìn)一步驗(yàn)證和修改完善了本文的柔性直流輸電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和柔直換流閥數(shù)字仿真模型。
[Abstract]:闅忕潃鍔熺巼鍗婂浣撳紑鍏沖櫒浠剁殑鎶，

本文編號(hào)：1535044