电力系统电压无功控制方法研究

论文摘要

特高压输电和风电大规模接入是我国智能电网建设过程中需要解决的两个重大问题。特高压线路电压等级高,充电功率大,需要对其稳态过电压以及无功问题进行充分研究;风电机组低电压穿越问题一直是风电并网研究的热点问题。本文针对上述需求,开展了电力系统电压无功控制方法的研究。首先,针对电网中无功的分层分区平衡问题,介绍了基于模糊聚类的电压无功分区控制方法,并且提出了评价无功分区结果优劣的区域耦合度指标。该方法算法简单,物理概念清晰,所得分区结果以及主导节点的选择对于电压控制有良好的指导作用。将该方法用于湖北电网分区控制,并在PSASP中做了验证,结果表明了该方法的有效性。其次,针对交流特高压线路上的稳态过电压问题,重点研究了投切电容器组对特高压线路端电压控制域的影响,发现采用目前常用算法,投入电容器组会导致特高压线路沿线电压下降这一与实际情况相悖的结论,经过细致分析,找到其主要原因是采用了无穷大电源模型以及变压器中压侧绕组电抗值为负值。在此基础上提出了新的系统等值模型,研究了特高压线路端电压控制域以及线路两端电容器组的投切策略,开发了具有工程实用价值的特高压线路端电压控制域软件。风机的低电压穿越能力是衡量风机性能的一个重要指标,为了提高低电压穿越能力,传统的方法是在风机转子侧并联电阻来抑制由于定子侧电压过低造成的转子侧过电流。但是,在风机侧无功充足的情况下,可以考虑采取其他的控制手段。由于神经动态规划方法自学习的特性,可以应对非线性的动态系统,本文将其引入到故障下风机系统的无功功率控制中,设计了相应的控制器,在Matlab/ Simulink下搭建了仿真系统,仿真结果证明了所设计的控制器在改善电压水平抑制有功及无功功率振荡方面具有较好的适用性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究意义
• 1.2 电力系统电压无功控制分区研究及应用现状
• 1.3 风力发电系统并网的低电压穿越问题
• 1.4 本文主要工作及章节安排
• 2 电压无功VQ 耦合度分区控制方法研究
• 2.1 电压无功控制的VQ 耦合度分区法
• 2.2 湖北电网VQ 耦合度分区
• 2.3 湖北电网耦合度分区与行政分区的比较
• 2.4 本章小结
• 3 特高压输电线路端电压控制域研究
• 3.1 特高压线路的自然功率
• 3.2 特高压线路端电压控制域研究方法
• 3.3 无穷大电源等值下的电压控制域
• 3.4 含内电抗电势源的特高压等值系统
• 3.5 特高压输电线路端电压控制域计算软件
• 3.6 特高压线路端电压控制域的分析
• 3.7 本章小结
• 4 基于神经动态规划方法的风力发电系统电压控制
• 4.1 神经动态规划研究及应用现状
• 4.2 神经动态规划的算法
• 4.3 直接神经动态规划的电压控制器设计
• 4.4 应用网络模型
• 4.5 神经网络控制器的设计
• 4.6 控制结果及分析
• 4.7 本章小结
• 5 全文总结
• 5.1 本文工作总结
• 5.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A 湖北电网等值系统
• 附录B 高压输电线路端电压控制域计算软件