基于GPSS的孤岛电网频率稳定性分析与控制策略研究

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近年来柔性直流输电技术(VSC-HVDC,Voltage Source Converter based High Voltage Direct Current)发展迅速,很多区域电网之间的输电线路都由原来的交流输电线路改建成了柔直背靠背输电线路,互联系统的送端和受端也因此从原来的交直流同步混联变成了直流异步互联。柔性直流输电技术的优势在于它降低了柔直输电系统两侧区域电网间的相互影响,不足则是柔直输电限制了一侧电网在发生严重故障时另一侧电网对它的支援能力;此外,互联电网转为异步联网模式后,电网结构发生根本变化,运行特性也有较大改变,因此需要对异步互联后的电网重新进行稳定分析,并针对存在的稳定问题提出相应解决措施。针对上述问题,文章对柔直异步联网系统的送端电网进行了稳定性分析,并制定了稳定控制策略,具体内容如下:首先,对柔直异步互联后发生N-2故障的送端电网进行了稳定分析,发现当送端交流电网发生N-2故障时,送端局部电网与交流主网失去联系转变为孤岛运行,并由于功率缺额的影响存在严重的频率稳定问题,为此制定了柔性直流紧急功率支援策略,通过仿真验证了该策略可使频率基本稳定。其次,针对在紧急直流功率支援措施基础上,某些运行方式下频率稳定效果并不理想的问题,设计了调速侧电力系统稳定器(Governor Power System Stabilizer,GPSS)对发电机调速侧进行阻尼补偿,减少调速器的相角滞后给系统带来的弱机械阻尼,同时在发电机励磁侧安装励磁侧电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS),并对PSS参数进行优化,在两者共同作用下增强系统阻尼,通过仿真计算验证了所提GP S S和P S S附加稳定控制策略可以使孤岛频率跌落减小且频率迅速回升,进一步提升了孤岛频率稳定效果。最后,提出了孤岛电网GPSS与PSS多机协调控制策略,分析了 GPSS和PSS在多机系统中协调控制的必要性,制定了孤岛电网中多机GPSS与PSS协调控制方案,并对GPSS参数进行了优化,通过仿真计算比较了各设置方案对于孤岛系统的频率稳定效果,验证了本文所提协调策略可以提升送端电网的频率稳定性。本文对柔直异步联网后的送端电网进行了稳定分析,针对N-2故障下送端电网的频率稳定问题,制定了柔性直流紧急功率支援策略,设计了 GPSS对孤岛发电机调速侧进行阻尼补偿,提出了孤岛电网多机GPSS与PSS协调控制策略,使送端电网在发生严重故障时尽快恢复到稳定状态,提高了系统稳定运行水平。
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