【《瞬时重负荷对直流配电网稳定性的影响分析报告》6200字】

瞬时重负荷对直流配电网稳定性的影响分析报告目录TOC\o"1-3"\h\u8369瞬时重负荷对直流配电网稳定性的影响分析报告 )建立参数如表3-1所示的直流配电网小信号模型，初始时刻将换流站2的功率设定值由-5MW变为-6MW，1s后再将其值变为-5MW，对其小信号模型进行分析得到各参数变化曲线，将其与PSCAD实际仿真进行对比，部分结果如图3-12所示。直流配电网相关参数200、0.2，200.01、0.1，108.163000、50，400.0110、50，400.020.001、75，500-50、0.01，100.02、0.05,58.163000、100，10010、100，100.010.001、75，500/kV5/0.1/0.0001/6/0.003、0.7，20/kV0.75/0.0013、2，31.33、7.5，0.92/0.0112.5、0.044，1.95/0.0003、、、/0.24，0.12，0.24，0.12、、、/0.0024，0.0012，0.0024，0.0012、、、/0.0146，0.0073，0.0146，0.0073、、、/0.0073，0.0146，0.0146，0.0073 （a）换流站2功率 （b）换流站2交流侧d轴电流 （c）换流站1直流母线电压 （d）换流站2直流母线电压部分参数波形对比由上图可以看出，利用小信号模型及仿真得到的波形接近相同，验证了小信号模型的正确性。1.2瞬时重负荷对直流配电网稳定性的影响直流配电网的小信号模型建立之后，可以利用其状态矩阵的特征值分析系统的稳定性，本部分内容将通过直流配电网的特征值分析瞬时重负荷对直流配电网稳定性的影响。1.2.1直流配电网稳定性分析遭受小扰动后直流配电网的稳定性可以由系统状态矩阵的特征值判断：当实部全为负时，直流配电网是稳定的；当存在实部为正的特征值时，直流配电网是不稳定的；当不存在实部为正的特征值但存在实部为0的特征值时，直流配电网是临界稳定的。一个实根或一对共轭复根代表了直流配电网的一个振荡模态，设系统的特征值，其阻尼比为确定了振荡衰减的速度，当阻尼比小于5%(或特征值实部接近于0)时，该模态为弱阻尼模态，相关参数变化时更易导致特征值实部由负变正，造成系统失稳。对1.1节中小信号模型进行计算，得到如表3-2所示的特征值。小信号模型的特征值分布编号特征值阻尼比编号特征值阻尼比-8070.751-9.481-5591.531-0.801-4404.471-0.801-2010.701-0.101-605.691-0.101-605.421-820.41±886.01i0.734-100.001-47.77±578.37i0.082-55.761-41.68±285162.23i1.532*10-4-38.161-39.44±207634.42i1.899*10-4-27.611-7.95±571.19i0.014-12.591-4.08±9.38i0.399-10.921-2.91±304.30i9.562*10-3-9.481-2.73±210.05i0.013由上表可以看出，该运行场景下系统特征值实部皆为负数，系统可以保持稳定，但存在多个阻尼比小于5%及特征值实部接近于0的特征值，具备多个弱阻尼状态，系统相关参数的变化易导致失稳，因此瞬时重负荷容易导致系统失稳。1.2.2瞬时重负荷对稳定性的影响1.2.2.1小信号稳定性分析为分析重负荷对直流配电网的影响，本文通过减小直流负荷处直流电阻的值，模拟重负荷现象。改变直流负荷的大小（由6逐步变为2），求解状态矩阵的特征值，得到不同直流电阻时特征值分布如图3-13所示。系统特征值分布从上图可以看出，随着直流电阻的减小（负荷增大），部分特征值实部由负变正，即直流配电网出现含正实部的特征值，系统失稳，因此若直流电阻过小（负荷过重），系统将无法保持稳定，所以瞬时重负荷可能会造成直流配电网失稳。1.2.2.2仿真验证为验证瞬时重负荷对直流配电网的影响，初始时刻，直流电阻设为6，1s时并联2的电阻，2s时将并联的电阻变为3，得到换流站1处直流母线电压如图3-14所示。换流站1处直流母线电压波形由上图可以看出直流配电网在添加此种情况的瞬时重负荷后，直流配电网失稳，验证了本文的分析。1.3解决方案1.1.1控制参数优化基于对稳定性的分析，本文首先提出了控制参数优化的方法，通过分析不同参数下状态矩阵的特征值，分析了控制参数对系统稳定性的影响，以期望通过合理的控制参数优化提高直流配电网的稳定性。1.1.1.1小信号稳定性分析改变外环控制参数（整流侧电压外环比例、积分参数，逆变侧有功功率外环比例、积分参数）的大小，对小信号模型进行特征值求解，得到特征值分布如图3-15到3-18所示。整流侧电压外环比例参数变化时系统特征值整流侧电压外环积分参数变化时系统特征值逆变侧有功外环比例参数变化时系统特征值逆变侧有功外环积分参数变化时系统特征值从上述特征值分布图可以看出，换流器的控制参数会影响直流配电网的特征值分布，通过合理的设置控制参数，能够使部分特征值实部由正变负，减少振荡模态，提高系统的稳定性。1.2.2.2仿真验证在PSCAD中构建出直流配电网模型，在1s时添加瞬时重负荷，2s时降低瞬时重负荷的值，4s时改变整流侧与逆变侧外环控制参数（、、、），得到直流母线电压波形如图3-19所示。直流母线电压通过上图可以看出，改变直流配电网换流站的控制参数能够改变系统的稳定性，使瞬时重负荷后直流配电网由不稳定变为稳定，因此通过优化换流站的控制参数对于解决瞬时重负荷不稳定问题具有一定的可行性。1.1.2附加阻尼控制由1.2节分析可知直流配电网产生失稳现象的原因为系统存在多个弱阻尼状态，系统阻尼不足。考虑到此特性，本文提出了附加阻尼控制的方法，通过在逆变侧有功功率外环控制中添加阻尼控制环节(其结构如图3-20所示)，利用实例验证了其可行性。逆变侧PQ控制结构在PSCAD中构建直流配电网模型，初始时刻控制不包含阻尼控制环节，1s时添加