【摘 要】
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海上独立电力系统是海洋资源开发与利用的关键环节,以海岛独立电网和海上油田电网为代表的海上独立电网是我国海洋资源开发与岛礁可持续发展的重要保障。海上独立电网中感应电动机的投切及海上移动电源的接入,是影响海上独立电网稳定运行的关键因素。基于此,本文开展了海上独立电网中电动机负荷起动能力及暂态安全评估研究。提出感应电动机负荷起动能力评估指标及多感应电动机负荷起动策略;建立了海上移动电源接入海上独立电网的
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海上独立电力系统是海洋资源开发与利用的关键环节,以海岛独立电网和海上油田电网为代表的海上独立电网是我国海洋资源开发与岛礁可持续发展的重要保障。海上独立电网中感应电动机的投切及海上移动电源的接入,是影响海上独立电网稳定运行的关键因素。基于此,本文开展了海上独立电网中电动机负荷起动能力及暂态安全评估研究。提出感应电动机负荷起动能力评估指标及多感应电动机负荷起动策略;建立了海上移动电源接入海上独立电网的暂态安全指标,并提出海上独立电网暂态安全评估方法。论文主要研究工作如下:(1)建立含同步发电机和储能逆变器的独立电网暂态分析模型。首先分析了同步发电机、储能逆变器的数学模型和暂态等效电路模型以及储能逆变器在不同条件下的控制策略;总结出PQ控制的储能逆变器在不同过程呈现出的电源特性。基于同步发电机和储能逆变器的建模,搭建了含柴油发电机和储能逆变器的独立电网仿真模型,并进行了负荷变化、三相短路故障、单相接地故障等不同扰动情况下的仿真分析。仿真结果表明当发生不同扰动时,柴油发电机和储能能够快速调节系统出力保持系统稳定运行。(2)提出感应电动机负荷起动能力评估指标及多感应电动机负荷起动策略。针对感应电动机起动能力量化和负荷投切顺序优化困难的问题,首先推导出感应电动机临界起动条件及可行域范围。利用感应电动机机械功率曲线与电磁功率曲线所围面积之比,提出量化感应电动机起动能力的评估指标。在此基础上基于成对比较模糊法,计及电动机自身起动能力和其他影响负荷起动的因素,提出直观反映电动机投切顺序的多感应电动机起动策略。仿真分析验证了感应电动机负荷起动能力评估指标及多感应电动机负荷起动策略的有效性,为实际运用提供了理论支撑。(3)提出海上移动电源接入海上独立电网的暂态安全评估方法。针对海上移动电源接入海上独立电网的安全稳定运行问题,首先分析了海上移动电源的基本结构、接入方案和接入后存在的安全问题。提出海上移动电源接入海上独立电网的暂态安全评估方法,基于功率平衡能力、故障暂态冲击、系统稳定运行三个方面对海上移动电源接入海上独立电网的暂态安全指标进行建模,并结合二次加权法对各指标进行动态评估。仿真结果表明暂态安全评估方法能够准确对接入方案进行综合评估,确定出暂态影响最小的接入方案,验证了暂态安全评估方法的有效性,对海上移动电源实际工程应用具有一定参考价值。
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