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交直流互联系统防直流闭锁控制措施研究

交直流互联系统防直流闭锁控制措施研究

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作者：刘静华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

目前我国已经形成了一张以特高压直流电网为核心、世界上规模最大电压等级最高的坚强智能交直流互联大电网。尽管高压直流输电系统支撑着我国电力能源安全高效运行,但是交直流互联电网具有复杂的耦合特性,如果不能及时切除交流故障,就... 详细信息

目前我国已经形成了一张以特高压直流电网为核心、世界上规模最大电压等级最高的坚强智能交直流互联大电网。尽管高压直流输电系统支撑着我国电力能源安全高效运行,但是交直流互联电网具有复杂的耦合特性,如果不能及时切除交流故障,就可能使多回直流发生持续换相失败或相继换相失败,严重情况下可能进一步导致直流闭锁等连锁事故发生,存在引发大面积停电的风险。对交流系统故障引发直流闭锁的抑制措施的研究是一项富有挑战和意义的课题。为此,本文以暂态能量函数法为基础,以电力系统快速暂态调控为手段,对抑制直流闭锁的交直流互联系统保护与控制协同策略进行研究。论文主要研究内容和成果有:针对交直流互联系统暂态稳定性快速评估问题,构建了含高压直流系统的暂态能量函数,定义了暂态稳定裕度定量评定暂态稳定性。首先,本文结合传统经典模型和结构保留模型的特点,构建了能反应直流系统控制特性的暂态能量函数。该函数既能反映HVDC等元件的动态特性,也能简化网络模型提升计算速度。然后,基于BCU法快速求解系统临界能量,结合故障切除时暂态能量和暂态动能构建暂态稳定性定量评定指标,实现了对系统暂态稳定性的分级安全预警,为电力系统暂态稳定快速调控奠定了坚实基础。仿真验证了暂态能量函数的有效性和暂态稳定性分级预警的合理性。针对现有直流闭锁判据不能自适应电力系统快速暂态响应及运行方式变化的问题,本文基于暂态稳定裕度提出了一种能抑制直流闭锁的交直流保护与控制协同策略。首先,以电力系统实时动态监测系统提供的广域信息为基础,通过自记忆性灰色Verhulst模型对发电机暂态受扰轨迹在线预测,利用暂态稳定裕度对系统稳定性科学预警,为实现系统实时控制奠定基础。然后,基于暂态稳定裕度设计直流系统暂态稳定附加控制器,初步实现对系统暂态稳定的在线调控,提升了系统暂态稳定性能。最后,将直流闭锁保护与交流线路保护和电力系统暂态稳定在线控制相结合,提出了防止直流闭锁的交直流保护与控制协同策略框架,对降低直流闭锁概率,减少直流系统对交流系统的功率冲击具有重要意义。

关键词：交直流互联系统暂态能量函数暂态稳定评估直流闭锁保护控制协同

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