多直流馈入受端电网电压支撑能力的动态评价指标研究

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我国的华北、华东、华南等已经建成了一类典型的多直流馈入结构的交直流混合电网。该类型电网各直流电气耦合紧密,一旦受端交流系统发生故障,极易引发单个甚至是多个逆变站发生换相失败。若在恢复过程中受端的电压支撑能力不足,会导致直流闭锁并发生功率缺额,使受端系统产生严重的电压与功角稳定问题。因此,研究交流扰动下多回直流动态行为对电网安全的综合影响并建立有效的评估指标,对交直流电网的规划和运行管理都具有重要意义。而目前关于相应指标—短路比(Short Circuit Ratio,SCR)的研究多局限于静态电压稳定分析的领域,并无相关研究探讨了电力系统动态过程对于该指标的影响,这使得该指标在工程上的应用缺乏说服力。本文首先介绍了单馈入有效短路比(Effective Short Circuit Ratio,ESCR)在单直流馈入系统中的静态电压稳定分析方法即ESCR与最大功率曲线的关系。然后在考虑了HVDC动态过程的前提下,探讨了ESCR在不同因素影响下的临界值变化情况,并推荐了考虑直流动态特征的ESCR临界数值。然后在多馈入有效短路比(Multi-infeed Effective Short Circuit Ratio,MIESCR)适用范围的基础上,进一步提出了ESCR在多直流馈入电网中的适用条件,并基于上述两项指标的适用范围与物理意义对MIESCR进行修订,提出了可评价不同扰动场景下多直流馈入电网受端电压支撑能力的动态指标广义多馈入有效短路比(Generalized Multiinfeed Effective Short Circuit Ratio,GMIESCR)。在PSCAD环境下的双直流馈入交流结构的双机系统中分别探讨了ESCR与MIESCR以及GMIESCR在不同因素影响下的临界值变化情况,对比了上述结果验证了GMIESCR的优越性,并提出了GMIESCR的阈值判别体系。最后在双馈入系统中较为全面的探讨了GMIESCR中评估扰动大小的修正系数K的影响因素与变化规律,提出了指标计算的简化方案,这为在工程上快速评估受端电压支撑能力提供了可能。该指标可应用于规划阶段的直流落点选择以及对于交直流电网的运行工况改善等问题,对于交直流系统的安全稳定运行具有一定指导意义。
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