提高交流系统电压稳定性的VSC-HVDC系统级控制策略研究

【摘要】电压稳定是电力系统稳定的一个重要方面。随着电网规模不断扩大,电压等级不断提升,输电距离不断增加,电压稳定问题对电力系统的影响越来越大。从20世纪70年代以来国内外已发生过多次重大的电压崩溃事故,因此保证电压稳定对电网的安全稳定运行意义重大。电压源换相高压直流输电(VSC-HVDC)具有对有功和无功独立快速的调节能力,能够为电网电压提供无功支撑,不需要电网提供换相电压从而能够连接弱电网和无源网络,这些特点使VSC-HVDC能够加强电力系统电压稳定性。本文从提高交流系统静态电压稳定和动态电压稳定两个方面,对VSC-HVDC的系统级控制策略进行了相关研究,主要研究内容和成果如下。基于PV和QV曲线法研究了VSC-HVDC对交流系统静态电压稳定性的影响,具体为：讨论了VSC的稳态功率输出特性。对比分析了VSC-HVDC和交流输电的PV、QV曲线特性。阐述了交直流联合输电系统中VSC有功传输和无功调节对交流电压静态稳定特性的影响,提出了基于QV曲线的VSC的有功和无功分配策略,使系统关键母线具有最大的无功裕度。基于VSC-HVDC暂态稳定模型建立了小干扰稳定分析的线性动态方程。通过频率响应的系统辨识得到了VSC-HVDC无功功率设定值与母线电压的传递函数。利用零极点配置技术,设计了用于抑制电压波动的VSC附加无功控制器。在电力系统分析程序PSS/E中进行了仿真分析,具体为：在电压稳定等值系统算例中验证了VSC-HVDC通过无功支撑能力提高了系统电压水平,加强了负荷母线的电压鲁棒性。通过基于QV曲线的功率分配策略设定了VSC传输的有功功率,使VSC-HVDC在该有功传输值下负荷母线的无功裕度和系统电压水平都得到提升了,验证了该策略的有效性。在单机交直流并联系统算例中对VSC附加无功控制器参数进行了配置,动态仿真结果表明该附加无功控制器相比于定无功功率控制能够有效的抑制交流电压波动。在大连城市电网算例中分析了VSC-HVDC不同运行方式对大连城市电网潮流分布和交流系统故障下暂态电压特性的影响,验证了VSC-HVDC在提高电网电压水平和故障后交流电压恢复速度方面的作用。
【作者】韩丛达；
【导师】汤广福；贺之渊；
【作者基本信息】中国电力科学研究院，电力电子与电力传动，2014，硕士
【关键词】电压源换相高压直流输电；电压稳定；PV曲线；QV曲线；功率分配策略；附加无功控制；

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