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基于联络线功率波动理论的华北—华中特高压交直流联网系统安全稳定控制策略

北极星输配电网  来源:《电网技术》    2015/12/9 10:35:10  我要投稿  

北极星输配电网讯:0 引言

在交直流通道输电能力存在耦合关系的混联电网中,交流通道的潮流转移比是决定系统稳定水平的关键因素,因此转移比的确定也成为评估电网稳定水平和制定系统安全稳定控制措施中的关键环节。

交流联网系统在受到功率扰动后,发电功率重新调整以达到新的发电及负荷功率平衡的过程中,根据电力系统冲击功率分配的三阶段理论,在原动机机械功率较大幅度变化前,由2阶线性系统描述的联络线功率波动的稳态值由两侧大区电网的总惯性常数比决定。影响交流联络线功率波动峰值的最关键因素是区域电网的总惯性常数之比和互联系统区域振荡模式的阻尼比[1]。

在此基础上,文献[2]进一步指出,联络线功率波动峰值还与电磁功率突变量有关,而由于电磁功率突变量与电网参数相关,因此功率波动峰值与故障点位置有关。在实际情况中,当故障周围发电机较多或故障与联络线电气距离较大时转移比较大,反之转移比较小。

华北—华中特高压联网条件下,天中直流发生闭锁故障后,特高压交流联络线即长南线将发生潮流转移,如果转移功率超过长南线的静稳极限,将引发华北—华中电网功角失步[3-4]。本文基于联络线功率波动理论,研究并量化华北—华中特高压联网系统中关键影响因素对潮流转移比、特高压交直流耦合特性及系统稳定特性的影响,在此基础上从故障前方式预控和故障后稳定控制2个层面提出该交直流系统的协调控制策略,为特高压联网初期华北—华中特高压联网系统稳定运行提供重要技术支持[5-10]。

1 联络线功率波动影响

1.1 系统惯量比

根据联络线功率波动理论,区域电网的总惯性常数之比是影响交流联络线功率波动峰值的最关键因素之一。华北—华中同步电网总容量约为324 011 MW,其中华北177 445 MW,华中146 567 MW,华北—华中系统惯量比约为1.21[11-15]。华北—华中特高压联网系统如图1所示。提高华北电网容量至年度最大值约189 409 MW,此时华北—华中系统惯量比约为1.29。针对惯量比1.21~1.29的波动范围,分析天中直流单极闭锁后特高压长南线有功功率波动情况,结果如表1和图2所示。

图1 华北—华中联网系统示意图

Fig. 1 North China-Central China Power Grid sketch

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