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论文针对2010年多回交直流同时落点广东的情况,对广东电网交直流混合运行的稳定性及安全性进行研究。根据南方电网发展规划,“十一五”末期,外区电力将通过“九交五直”送电广东,总规模达21000MW。如此大规模的交直流输电系统给广东电网带来能源的同时也带来了潜在的威胁,给电网的运行增加了更多的风险和问题。其中,受端电网在多回交直流系统同时馈入情况下的稳定运行对于直流系统乃至整个互联电力系统运行的稳定性和可靠性是非常重要的。
本文即以广东电网交直流混合运行的稳定性为研究内容,重点分析受端电网中交直流系统间的相互作用和多回直流之间的相互影响。建立了包含广东220kV及以上系统和主要互联省网等值系统的详细电网稳定分析模型,在BPA平台上对2010年处于多回直流馈入交直流混合运行状态的广东电网的运行稳定性问题进行了全面的稳定测算和分析。
换流站交流母线电压稳定性是反映受端系统稳定水平的一个重要方面,本文根据换流站无功需求原则计算了无功补偿容量,通过对广东电网在不同运行方式下的短路比计算分析了广东电网作为直流受端的系统强度,基于电压稳定指标概念计算分析了换流站交流母线的静态稳定性,通过计算切除换流站分组无功设备时母线电压的暂态变化分析了换流站交流母线的暂态稳定性。
本文全面计算了交流系统发生单一故障和严重故障对系统的冲击和对直流系统的影响,主要研究了交流系统故障后,交流系统故障条件下一回或多回直流同时发生换相失败和连续换相失败的可能性,以及换相失败后的电压恢复情况。计算结果表明,受端电网故障可能会导致多回直流逆变器同时换相失败甚至是全部直流逆变器发生换相失败。各回直流逆变器是否换相失败、换相失败持续时间的长短与故障点距逆变站换流母线的电气距离有关。直流逆变站换相失败的主要原因是交流故障导致各换流母线电压的瞬时跌落或相位前移。广东电网中故障期间,在相对稳定的换流母线较低电压以及直流控制系统作用下,受影响的直流可以迅速恢复运行,所以尽管发生同时换相失败,都不会导致直流闭锁。
论文通过计算直流系统发生单极闭锁和双极闭锁故障对系统的冲击以及对其他直流的影响,表明广东电网结构紧密,有能力承受直流有功功率瞬时缺失的影响。通过制定适当的直流控制方式和紧急措施、提高西电东送交流通道的无功电压支撑可以保证直流故障后整个交直流互联电网的稳定运行。
通过多重故障后果的对比分析,找出了广东电网的薄弱环节、指出受端交流系统电压能否保持稳定是广东电网交直流混合稳定运行的关键所在,提高广东电网安全稳定水平的重点在于提升负荷中心区域的无功电压支撑能力,并提出了具体的控制对策。
本文研究的内容对于广东电网的安全运行和稳定控制策略制定具有指导意义。