多直流馈入系统特性及其评估方法研究

摘要

直流输电技术在我国跨区域、远距离、大规模电力输送中发挥了重要作用,然而我国直流送、受端集中落点于华中和华东地区,网架结构复杂程度世界罕见,直流系统“送的出、落的下”的问题十分突出,交直流相互影响与多直流相互影响的问题交织在一起,给电网规划和运行带来了巨大的挑战,迫切需要更深入地掌握多直流馈入系统的特性,提出可用于多直流条件下交直流电网的评估方法。本文就多直流馈入系统面临的问题,有针对性的对电网规划和运行亟需突破几个典型问题开展研究,主要包括:
　　本文推导出直流系统多种控制模式对应的P(V)和Q(V)外特性解析关系,详细分析了各控制模式下直流系统外特性及随系统电压波动的变化趋势,建立了全电压过程外特性模型,该模型物理过程清晰、便于应用。
　　基于直流系统P(V)和Q(V)外特性模型,推导了交直流系统潮流雅克比矩阵对应元素的解析表达式,给出了结合直流系统外特性模型和传统模态分析法研究交直流系统静态电压稳定的流程,并针对多直流馈入系统,推导并提出了直流系统之间相互影响的精确计算方法,提出了评价交直流相互影响程度的指标,并给出了应用示例。
　　针对直流系统换相过程,论证了传统方法忽略的因素,详细论述了系统等值电抗、换流站交流滤波器和电容器等因素对直流换相过程的影响机理;并针对我国多直流馈入规划电网,分析了引发多回直流换相失败的故障边界。
　　分析了CIGRE多馈入直流短路比(MISCR)指标影响因素,根据得出的结果和规律,将其应用于对实际多直流馈入规划电网的分析;并针对实际电网规划中面临的直流落点选择问题,提出了一种基于MISCR的多直流落点选择方法,该方法能够方便、快速的对实际大电网任意落点方案进行初步筛选,为详细的方案比较提供了备选方案;在此基础上,考虑电网短路电流水平、交流网架结构对系统支撑能力影响等因素,结合多直流落点选择方法,提出一种适用于实际电网的受端电网直流受电规模计算方法,并对我国典型多直流馈入电网进行了计算分析,验证了方法的有效性。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 多直流馈入系统相关研究概述

1.3 本文主要研究内容及创新点

第二章 直流系统全电压过程有功/无功外特性

2.1 直流系统模型及控制系统简介

2.2 正常控制模式下直流系统有功/无功外特性

2.3 低压限流控制模式下直流系统有功/无功外特性

2.4 换相失败期间直流系统有功/无功外特性

2.5 全电压过程直流系统有功/无功外特性

2.6 仿真算例

2.7 小结

第三章 考虑直流系统外特性的交直流相互影响静态分析方法

3.1 考虑直流P(V)/Q(V)特性的潮流雅可比矩阵

3.2 基于直流Q(V)特性的交直流系统静态电压稳定分析

3.3 多直流相互影响机理及静态评估指标计算方法

3.4 交直流耦合阻抗及其在工程中的应用

3.5 小结

第四章 直流换相过程及多直流馈入系统换相失败分析

4.1 考虑滤波电容影响的直流换相过程机理

4.2 系统参数对SCR的影响

4.3 多直流馈入系统换相失败分析

4.4 小结

第五章 多直流馈入系统直流落点选择及受电规模评估方法

5.1 多馈入短路比影响因素

5.2 基于MISCR的多直流落点选择方法

5.3 受端交流电网受电规模计算方法

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

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