交直流輸電系統(tǒng)低頻振蕩相關(guān)問題分析及阻尼控制策略研究.pdf

1、隨著我國電力工業(yè)快速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模日益擴(kuò)大，大容量機(jī)組不斷投入運(yùn)行，再加上快速勵(lì)磁的普遍使用和電力市場競爭機(jī)制的引入，電網(wǎng)運(yùn)行在穩(wěn)定極限邊緣的可能性也大為增加，低頻振蕩現(xiàn)象在大型互聯(lián)電網(wǎng)中更是安全運(yùn)行的重要問題。而且，高壓直流輸電工程越來越多地用于我國大區(qū)電網(wǎng)互聯(lián)，交直流并聯(lián)輸電和多饋入直流輸電的格局將在我國的多個(gè)大區(qū)電網(wǎng)中出現(xiàn)，它們的投入使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式越來越復(fù)雜，同時(shí)也為電力系統(tǒng)提供了更為靈活的穩(wěn)定控制方式。因此，研究交直流互

2、聯(lián)系統(tǒng)低頻振蕩的穩(wěn)定與控制對我國的全國電網(wǎng)互聯(lián)工程來說具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。 研究低頻振蕩問題主要包括兩個(gè)方面，一個(gè)是低頻振蕩是如何產(chǎn)生的，也就是低頻振蕩形成機(jī)理分析；另一個(gè)是如何抑制低頻振蕩的產(chǎn)生，也就是研究低頻振蕩阻尼控制策略。任何電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題都離不開電力負(fù)荷的作用，而感應(yīng)電機(jī)是電力負(fù)荷的一個(gè)重要組成部分。因此，本文的研究也包括兩大部分，一部分是感應(yīng)電機(jī)負(fù)荷對電力系統(tǒng)低頻振蕩的影響分析以及交直流并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)低頻振蕩模式

3、非線性相關(guān)分析；另一部分是研究交直流并聯(lián)系統(tǒng)低頻振蕩阻尼控制策略。論文的主要內(nèi)容和研究成果歸納如下： ●首次運(yùn)用微分動(dòng)力學(xué)積分流形理論詳細(xì)推導(dǎo)帶感應(yīng)電機(jī)負(fù)荷的電力系統(tǒng)低頻振蕩頻率和阻尼比，結(jié)合實(shí)例仿真研究感應(yīng)電機(jī)負(fù)荷對電力系統(tǒng)低頻振蕩的影響，特別是感應(yīng)電機(jī)慣性常數(shù)對電力系統(tǒng)低頻振蕩的影響。 ●首次運(yùn)用向量場的正規(guī)形理論分析多饋入交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)低頻振蕩模式間非線性相關(guān)作用。詳細(xì)推導(dǎo)了交直流聯(lián)合輸電系統(tǒng)的向量場模型，在此

4、基礎(chǔ)上，運(yùn)用向量場的正規(guī)形理論分析系統(tǒng)的二階非線性相關(guān)系數(shù)、非線性相關(guān)指標(biāo)以及非線性相關(guān)系數(shù)的靈敏度，結(jié)合特征值分析，研究了一個(gè)雙饋入交直流并聯(lián)系統(tǒng)的模式非線性相關(guān)作用及其與關(guān)鍵模式阻尼之間的關(guān)系，并確定阻尼控制器參數(shù)的調(diào)整策略。 ●基于系統(tǒng)振蕩過程中暫態(tài)振蕩能量下降的原理，提出運(yùn)用模糊邏輯控制理論設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制器。采用易于測取的聯(lián)絡(luò)線功率和直流電流作為模糊控制器的輸入信號，通過從聯(lián)絡(luò)線功率變化提取速度和

5、加速度信息，在速度/加速度相平面圖中判別系統(tǒng)振蕩所處的階段和振蕩強(qiáng)弱；運(yùn)用專家知識結(jié)合暫態(tài)能量下降原理設(shè)計(jì)模糊規(guī)則庫，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)模糊邏輯控制器。通過兩個(gè)交直流并聯(lián)輸電系統(tǒng)上的仿真研究證明了該模糊控制策略可有效增強(qiáng)系統(tǒng)低頻振蕩阻尼、提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 ●考慮電力系統(tǒng)非線性負(fù)荷的影響，結(jié)合微分代數(shù)系統(tǒng)反饋線性化技術(shù)研究了具有非線性負(fù)荷的MIMO電力系統(tǒng)的非線性控制策略。針對一類不能完全精確線性化的MIMO微分代數(shù)系統(tǒng)，定義了微