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随着西电东送和全国联网的全面实施,我国将有越来越多的高压直流输电工程投入运行。多回直流线路落点于同一交流电网,这给电网的安全稳定运行带来了新的挑战。故障情况下交、直流系统之间的相互影响是一个备受关注的问题,因此研究交直流并列运行系统存在的问题以及解决措施,对我国电网的安全稳定运行和发展具有十分重要的意义。
本文基于电力系统机电暂态分析软件BPA,对2010年南方电网丰大方式的交直流交互影响的相关问题进行仿真研究,主要工作如下:
论文对南方电网在交流电网故障时系统的暂态稳定特进行研究,重点研究交流系统故障后各回直流会否发生换相失败甚至闭锁停运,严重的交流系统故障是否会导致系统出现暂态稳定问题。
对南方电网各回直流输电系统故障进行仿真研究,重点分析一回直流单、双极闭锁后发生功率的转移,与之并联运行的交流线路潮流加重,交流沿线的电压也会受到相应的影响。直流闭锁故障容易引发整流侧有功过剩、换流母线电压升高甚至出现过电压等情况;而对受端电网来说,直流闭锁故障会导致受端电网有功不足、换流母线电压短时升高等情况。严重时是否会导致系统出现功角、电压稳定问题。
针对引起系统失稳的严重故障,论文分析了两种改善系统暂态稳定性的措施及其效果,为改善系统暂态稳定性提供参考。
云广特高压直流系统孤岛运行是2010年南方电网的一个全新运行方式,是一个值得开展研究的领域。论文针对该运行方式进行了仿真研究,得出了初步的结论。
通过本文研究,2010年南方电网在一般交流系统三永故障后,只要开关正确动作,能够保持很好的稳定性,故障不会导致5回直流逆变站同时发生换相失败;然而,若故障后若开关拒动或者误动则对系统的暂态功角稳定性有很大的影响,严重情况下可能导致系统失稳。直流输电系统故障中,除了特高压直流双极同时闭锁会造成系统失稳之外,其他单回直流的闭锁故障不会影响系统的暂态稳定性。
切机切负荷是最直接有效的改善系统暂态稳定性的措施,在系统故障后及时切除故障点附近机组容量能够提高系统的稳定性。在多直流落点系统中,紧急直流功率支援也为改善系统暂态稳定提供了新的方案,将切机切负荷与紧急直流功率支援相结合,可以减少切机容量,提高系统暂态稳定性。
孤岛运行方式下,孤岛系统中“强直弱交”特征十分明显,特高压直流系统的功率波动及滤波器投切均会导致孤岛频率和电压随之波动,波动平息慢。交流联网区域三永故障特性与全接线方式下区别不是十分明显,交流系统严重故障后南方电网的故障恢复特性比全接线方式稍差。特高压直流双极闭锁不再造成系统失稳,不过其闭锁造成的系统有功不足将导致系统频率和电压均下;其他直流系统闭锁不导致南方电网失稳,闭锁后西电东送交流通道潮流增量比直流闭锁损失的直流功率小。