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为了解决我国的能源分布以及需求的突出矛盾问题,我国大力推行特高压交直流电网的建设。长距离、大容量的交直流工程极大缓解了发达地区的能源需求,加强了资源的合理配置。当前阶段,我国电网“强直弱交”问题突出,表现为交流电网耐受直流冲击能力的不足。连接华北、华中电网的特高压交流联络线就属于典型的薄弱环节,电网扰动后的潮流转移威胁到联络线的安全稳定运行。因此,研究联络线功率波动的物理机理,预防联络线功率冲击峰值威胁输电断面的安全具有重要的意义。
在对国内外研究成果综述的基础之上,本文聚焦于利用PMU/WAMS系统的广域同步实时测量能力,对联络线的功率波动峰值预测与抑制进行研究。
(1)对于两区域弱联络线的功率波动现象,本文利用两机系统推导了联络线功率波动的二阶系统响应机理。机理表明,影响联络线功率冲击峰值大小的主要影响因素是阻尼比、区域惯量比和不平衡功率量。预测峰值的关键因素是不平衡功率量的获取。
(2)根据同步机转子频率与不平衡功率的耦合关系,本文提出了利用PMU实时获取联络线两端节点的频率信息,量化预测系统中出现扰动后的不平衡功率大小的方法。通过把两区域看成一台等值机,利用联络线节点的频率变化率乘上各机区域的等值惯量大小,求和的值作为系统中不平衡功率大小的预测量。通过实时预测的不平衡功率大小,对联络线功率冲击峰值进行预测。以两机系统为例证明了所提方法的理论基础。以华北-华中互联系统实际电网为算例,对不同故障进行仿真计算,验证了在实际电网中运用的可行性。在监测出不平衡功率大小后,利用区域振荡的阻尼比与得到的不平衡功率量即可提前计算联络线功率峰值。
(3)针对联络线功率波动峰值可能危及输电断面的稳定性,研究了利用直流紧急功率支援抑制功率波动峰值的主要影响因素。针对联络线峰值的抑制和稳态值的降低需要分优先级合理利用直流速降和直流提升的容量,必要时采取切机切负荷措施保证联络线的稳定运行。最后初步提出了联络线有功功率的综合控制策略。
在对国内外研究成果综述的基础之上,本文聚焦于利用PMU/WAMS系统的广域同步实时测量能力,对联络线的功率波动峰值预测与抑制进行研究。
(1)对于两区域弱联络线的功率波动现象,本文利用两机系统推导了联络线功率波动的二阶系统响应机理。机理表明,影响联络线功率冲击峰值大小的主要影响因素是阻尼比、区域惯量比和不平衡功率量。预测峰值的关键因素是不平衡功率量的获取。
(2)根据同步机转子频率与不平衡功率的耦合关系,本文提出了利用PMU实时获取联络线两端节点的频率信息,量化预测系统中出现扰动后的不平衡功率大小的方法。通过把两区域看成一台等值机,利用联络线节点的频率变化率乘上各机区域的等值惯量大小,求和的值作为系统中不平衡功率大小的预测量。通过实时预测的不平衡功率大小,对联络线功率冲击峰值进行预测。以两机系统为例证明了所提方法的理论基础。以华北-华中互联系统实际电网为算例,对不同故障进行仿真计算,验证了在实际电网中运用的可行性。在监测出不平衡功率大小后,利用区域振荡的阻尼比与得到的不平衡功率量即可提前计算联络线功率峰值。
(3)针对联络线功率波动峰值可能危及输电断面的稳定性,研究了利用直流紧急功率支援抑制功率波动峰值的主要影响因素。针对联络线峰值的抑制和稳态值的降低需要分优先级合理利用直流速降和直流提升的容量,必要时采取切机切负荷措施保证联络线的稳定运行。最后初步提出了联络线有功功率的综合控制策略。