VSC-HVDC系統(tǒng)及其在電網(wǎng)恢復中的應用研究.pdf

1、電壓源換流器型直流輸電(VoltageSourceConverter—BasedHVDC，VSC—HVDC)是一種新的自流輸電技術，它具備有功無功快速獨立控制、可以向遠距離小功率無源網(wǎng)絡供電、可以向系統(tǒng)發(fā)出無功功率、易于構成多端網(wǎng)絡等特點。VSC—HVDC技術涉及電氣技術、現(xiàn)代電力電子技術、自動控制理論等諸多學科領域。由于其出現(xiàn)和發(fā)展時間還不長，許多基礎理論和相關的應用基礎問題還需要深入探討。 本文針對VSC—HVDC的穩(wěn)態(tài)特性

2、、暫態(tài)特性和與傳統(tǒng)直流輸電相結合的新型輸電方式以及在電網(wǎng)恢復中的應用幾個方面進行研究，取得以下幾個方面的成果。 1．推導了VSC—HVDC功率傳輸方程的直角坐標形式，采用逆系統(tǒng)方法設計了基于有功、無功功率獨立調節(jié)的VSC—HVDC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了VSC的有功、無功四象限獨立、靈活調節(jié)。當實際交流系統(tǒng)三相交流電壓不對稱時，VSC傳輸功率會發(fā)生波動，從而影響VSC—HVDC系統(tǒng)的運行。根據(jù)瞬時無功功率理論，推導出了消除VSC傳輸功率

3、波動需滿足的輸出正、負序電壓間的關系式。采用不對稱觸發(fā)以及逆系統(tǒng)方法設計VSC的傳輸功率控制系統(tǒng)，消除了系統(tǒng)電壓不對稱帶來的有功功率波動。分析了基于VSC—HVDC的配電網(wǎng)的結構、有功、無功功率運行特性，及對交流系統(tǒng)的調壓作用。 2．提出了基于SPWM控制和開關函數(shù)的VSC—HVDC系統(tǒng)暫態(tài)模型，分析了VSC—HVDC系統(tǒng)的開關特性和暫態(tài)運行機理，分析了其在負荷變化和故障時候的暫態(tài)運行原理。提出了基于能量守恒原理的VSC—HVD

4、C系統(tǒng)暫態(tài)模型，分析了VSC—HVDC系統(tǒng)的能量變化過程和暫態(tài)運行機理，推導了VSC—HVDC整流側換流器、逆變側換流器及直流部分的能量平衡關系。 3．結合傳統(tǒng)HVDC技術成熟、成本低廉的優(yōu)點和VSC—HVDC運行控制方式靈活的優(yōu)點，提出一種新的混合直流輸電(HybridHVDC)方式，并探討其結構組成、技術特點、運行特性、運行機理、調節(jié)方式和調節(jié)特性，給出HybridHVDC的有功無功運行圖。 4．分析了用于電網(wǎng)互聯(lián)的

5、VSC—HVDC在電網(wǎng)大停電時的自保護問題，提出通過“軟關斷”策略使VSC—HVDC能夠平穩(wěn)退出功率輸送，不發(fā)生劇烈的變化和設備的破壞，但還保持直流電壓，進入熱備用狀態(tài)。分析了利用VSC—HVDC進行電網(wǎng)恢復的過電壓抑制問題，提出了VSC—HVDC在一側交流系統(tǒng)大停電情況下的軟啟動方法，避免了長線路合閘操作過電壓和變壓器空充過電壓。基于Lyapunov穩(wěn)定理論，采用基于Backstepping設計方法的VSC—HVDC控制策略應用于電網(wǎng)