高比例新能源直流群送端系统运行特性及直流间相互作用分析

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:baozhengzzz
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着以风光为主的新能源机组大规模并网以及电网换相换流器高压直流输电(linecommutated converter based high-voltage direct-current system,LCC-HVDC)工程的逐年建设,传统电力系统中同步机正被大量替代。以西北电网为代表的聚集性新能源基地,新能源发电经直流群外送的送端电网格局逐步凸显。高比例新能源接入后,电力系统稳定形态和运行特点发生了深刻变化。基于这样一种高比例新能源经多直流外送的送端电网,研究归纳系统暂态运行特性变化规律以及LCC之间相互作用机理是非常有必要的。西北电网主要存在以下特点:第一,大规模新能源和LCC接入后的电力电子化特征凸显;第二,东西部电网惯量差异明显;第三,交直流多因素耦合,相互作用明显。基于西北电网的以上特点,结合调度生产部门的实际运行需要,本文聚焦西北电网的暂态稳定特性(电压特性、功角特性和频率特性)变化规律和LCC间相互作用引起系统在直流电压时间尺度的小扰动稳定性影响分析两方面开展研究工作。主要研究内容有:(1)提取了高比例新能源直流群送端系统暂态稳定特性的变化规律。根据西北电网的实际网架结构与运行参数,基于电力系统仿真软件PSD-BPA建立了西北电网不同火电出力和不同新能源占比的机电暂态仿真模型,该模型可以较好的反映西北电网新能源发展带来的电网形态变化。着眼于调度运行部门关注的暂态电压、功角和频率稳定问题,在不同火电出力和新能源占比下,对西北电网各类型故障进行仿真分析,提取了不同新能源占比对系统电压、功角和频率稳定的影响规律。(2)建立了两回LCC系统线性化模型和电磁暂态仿真模型,并提取了影响系统直流电压时间尺度下小扰动稳定的主要影响因素。根据西北电网网架结构特征,将系统简化为两回LCC送出系统,建立了系统的状态空间模型,并在电磁暂态仿真模型上进行了验证。分别从电网强度、直流功率运行水平和定电流控制器参数三个方面,分析了其对系统直流电压时间尺度小扰动稳定性的影响规律。(3)采用“激励-响应”模型的建模方法和“自稳/致稳性”研究思路,分析了两回LCC系统在直流电压时间尺度的相互作用机理。基于所建立的线性化模型和对系统直流电压时间尺度小扰动稳定影响规律的认识,建立了两回直流送端系统“激励-响应”模型,并从装备的“自稳/致稳”角度,解析了系统阻尼系数、自稳阻尼系数和致稳阻尼系数的数学表达式,揭示了电网强度、直流功率运行水平和直流定电流控制参数对系统总阻尼系数和自稳/致稳阻尼系数的影响机理,最后在PSCAD中仿真验证了相关理论分析的正确性。
其他文献
定子不对称极混合励磁双凸极电机(Hybridly Excited Asymmetric Stator Pole Doubly Salient Machine,简称HEASPDSM)采用定子励磁结构,将永磁体和励磁绕组均放置于定子上,转子机械鲁棒性高,使电机更适用于高速场合,在电动汽车等电驱系统中应用潜力较大。本文以一台12/7极HEASPDSM为研究对象,基于其低速大转矩及恒功率宽调速范围的运行要
学位
随着“双碳”政策的提出,2021年国内风电、光伏新增并网装机容量分别达到54.88GW与47.58GW,在电网能源结构中占比大幅提升,但风、光出力的随机性与波动性对电网的安全稳定运行造成的威胁也随之提升。电网为保障电力安全与国民生产安全,出台了一系列严格考核风、光电站出力波动的并网细则,并要求风、光电厂必须配备一定容量的储能系统以实现风、光电站的平滑出力与计划出力。然而储能系统成本依然高昂,不仅需
学位
在电机控制系统中,除了控制性能,振动也是整体性能评估中不可或缺的一部分。电力电子变频器作为控制主体,布有许多精密器件,在受到振动时极易发生故障。模态分析能得到系统的结构动态特性,从而针对其动态特性设计降振方法。除了外界激励,变频器本身也具有振动源,会对变频器造成影响,可能造成结构破坏。电机本身的振动是电机控制系统中振动的最主要来源,这个问题从电机诞生起就一直是备受关注的问题。扩频PWM调制能有效降
学位
高压电缆在城市输电网络中占有越来越大的比重,其运行状态直接影响电力系统供电网络的可靠性。高压电缆在外力破坏、出厂潜在缺陷、长期大电流运行等因素下易发生电缆击穿事故。而局部放电(简称局放)在线监测可在事故发生前检测到电缆的潜在故障。同时高压电缆的局放模式识别和状态评估是在线监测系统的重点研究内容。本文主要针对这两个内容开展研究工作,研究内容及取得的主要成果如下:(1)提出了一种基于进化学习的高压电缆
学位
Vienna整流器因其高可靠性、控制简单、电流谐波特性好等优点被广泛应用于电动汽车充电、通讯电源以及航空航天等领域。作为一个三电平单向拓扑,Vienna整流器在工作过程中会出现中点电位不平衡的问题以及输入电流在过零点产生畸变的问题,影响其性能。本文针对上述两个问题,分析了其成因并提出相应的抑制措施,保证了Vienna整流器的中点电位平衡以及良好的电流特性,具体研究内容如下。简要说明了Vienna整
学位
目前,国内铁路客站空气调节主要针对室内温度的控制,对室内湿度和CO2浓度的控制关注较少,难以满足人们的要求,此外,现有空气调节系统广泛采用Z-N法整定的基于黑箱模型的PID控制策略,难以取得良好的控制效果,导致能耗居高不下。因此,为提高室内环境舒适度,降低系统能耗,本文针对空气调节系统的控制策略做出如下研究:首先,本文介绍了中央空调系统的构成和工作原理,选择空气调节子系统为研究对象,依据能量、质量
学位
国内高速铁路营运里程持续保持快速增长,但与之配套的用电数据采集系统仍不完善。各铁路局供电部门对高速铁路沿线负荷的耗能情况存在获取困难、采集滞后等问题。同时铁路贯通线沿线部分变电所地理位置偏僻,无线通信信号较差,而架设专网通信成本高。电力线载波在现有电力线上直接通信,具有无需布线、建设成本低的优点。本文基于电力线载波研究铁路特有用电环境下的通信信道特性,提出适用于高速铁路的电力线载波通信方案,以满足
学位
脉冲强磁场作为现代科学研究中的一种极端实验条件,为凝聚态物理学、化学、材料科学等学科研究提供了特殊的实验环境,同时也广泛应用于回旋管太赫兹源、电磁成形、整体充磁等工程领域。随着脉冲电源、磁体以及控制技术的快速发展,脉冲强磁场装置正在逐步实现小型化与集成化。为此,国家脉冲强磁场科学中心研制了基于电容器型电源的集成式脉冲强磁场装置,能够实现单脉冲放电、连续脉冲放电等磁场波形。本文首先给出了脉冲磁体的等
学位
凭借高开关速度、高截止电压和低开关损耗等方面的优势,碳化硅(Silicon Carbide,SiC)MOSFET逐渐在高频、高压和高功率密度应用中取代传统硅器件。然而,大多数功率变换器的拓扑均基于桥臂结构设计,随着开关速度的提升,快速变化的电流和电压在寄生参数的耦合作用下,在关断器件栅极上引入干扰电压。串扰电压严重影响变换器工作的稳定性,研究SiC功率变换器中的串扰问题对SiC MOSFET的高频
学位
无线电能传输(Wireless Power Transmission,WPT)技术由于其安全、可靠、灵活接入等特点,在水下航行器、电动汽车等领域得到了广泛的应用,但是由于WPT系统传能机构由松耦合的互感线圈构成,难免会造成系统效率偏低以及中间高频交流补偿网络复杂度高等问题。本文以一种输出性能优良的双LCC型补偿WPT系统作为研究对象,对其时域和频域建模、相位同步策略、功率调控以及效率优化四个方面进
学位