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电力系统的规模不断扩大,电网的动态特性也日趋复杂,给电力系统稳定分析带来困难。一方面,大量电力系统实时仿真平台对研究系统的规模有严格的限制。另一方面,许多理论研究和区域电网运行中都需要对外部系统进行合理的简化,以降低分析难度和数据获取难度,并提高计算效率。为此,针对大型电力系统的动态等值技术具有广泛的应用需求和重要的研究价值。
2010年,南方电网将建设±800kV云南-广东特高压直流输电工程,届时电网结构更复杂,将形成具有5回高压直流通道和8回高压交流通道的多馈入交直流混合输电系统,交直流并联运行特点愈发明显。为了对云广特高压直流工程投运后南方交直流混合电网运行特性进行分析,南方电网技术研究中心仿真处与华南理工大学电力学院合作利用实时数字仿真RTDS(Real-Time Digital Simulator)系统,对南方电网交直流混合系统建模仿真。由于现有RTDS系统对电网规模的限制,不可能对电网中全部元件进行完全模拟,因此该项目首先需要根据2010年交直流混合系统研究的需要,结合RTDS的仿真规模要求,对南方电网2010年规划网进行合理化简,建立南方电网2010年等值系统模型。
目前在电力系统中广泛使用的动态等值算法是同调等值法,一般分为同调机群判别、网络化简、同调发电机参数聚合等几个步骤实现电力系统的等值化简。国内目前常用的动态等值程序一与中国版BPA接口的电力系统动态等值程序PSDEP也是基于同调等值的,该程序由于对元件模型的限制以及等值算法的原因,等值出来的网络参数有部分是不合理的,而同调发电机参数聚合后的等值系统的动态特性也与原始系统有差异,需要人工进行调整。因此论文提出了相应的解决措施,并提出了基于蚁群算法的发电机参数聚合新方法,通过算例验证了该方法的有效性。
以理论研究为基础,结合2010年南方电网交直流混合输电网研究的需要,提出了保留直流系统、合理简化交流系统的等值方案。使用同调等值法对南方电网进行分区等值,建立了南方电网2010年等值系统模型,缩小数据规模超过10倍。通过对等值前后系统在稳态潮流、短路容量及动态特性等方面的比较得知,南方电网2010年等值网基本保留了原始电网的主要特征,等值效果良好,适合于进一步的RTDS仿真研究。
论文积累了丰富的电网动态等值经验,对复杂大电网的等值具有重要的指导意义。