高清PDF《交直流混合输电系统运行特性分析 》刘崇茹 著 2017年版

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前言
高压直流输电技术进入了飞速发展阶段。在我国,大规模交直流混合输电系统己经建成投运,针对交直流混合输电系统运行问题的研究迫在眉睫。为此,本书对交直流输电系统的运行特点、控制方式、相互影响以及静态电压稳定等问题进行了分析,在交直流混合输电系统的稳态运行和调整方面做了详细剖析和深入研究。近年来,我国直流工程越来越多,电网结构也越来越复杂。直流输电线路的增多,一方面给系统的安全稳定带来新的考验,另一方面为系统故障下的紧急控制提供了新的思路。如何利用直流紧急控制快速、经济的优势来改善故障情况下系统的稳定性,多回直流间如何协调动作以达到较好的控制效果成为亟需研究的关键技术问题。随着直流输电电压等级的提高,以及对换流变压器绝缘要求和运输体积的限制,±1100kV特高压直流系统逆变侧将采用分层接入超特高压交流系统的拓扑结构。分层接入方式下,直流逆变侧连接多个不同电压等级交流系统的特点,将使得直流的控制和参数的整定与配合变得更加复杂:对于逆变侧单极串联的各换流器,如何兼顾各个交流系统的功率需求、实现低压限流环节参数的整定与配合,以及在紧急功率控制时,如何充分利用分层接入方式下的直流系统的功率支援能力,成为亟需解决的关键技术问题。
在十多年的研究基础上,整理了本书内容,共9章和1个附录。第1章介绍交直流输电系统的发展,并指出交直流输电系统运行中出现的特殊现象以及亟待解决的问题:第2章介绍交直流混合输电系统潮流计算:第3章介绍交直流混合输电系统状态估计:第4章介绍交直流混合系统可观测分析问题:第5章介绍交直流混合输电系统灵敏度分析:第6章介绍交直流混合系统网络损耗的构成和影响因素及优化方法:第7章介绍交直流系统静态电压稳定问题:第8章介绍一种幅值自适应的阶梯式紧急功率支援技术,并探讨多直流之间的协调控制:第9章探讨特高压直流系统接入特高压交流系统采用分层接入的方式后,出现的新的问题和解决方案。附录是本书中用到的几个典型的交直流混合系统仿真算例,以供参考。
本书的第1~7章的全部内容由深圳供电公司的陈作伟和广东电力科学研究院的邓应松做了详细的文字、公式以及格式的梳理和校核。其中,第4章的部分内容由陈作伟做了补充和修订。第8章由山东省济宁供电公司魏佛送做了详细的校核。第9章由南方电网科学研究院郭龙做了详细的校核,并由北京市电力公司李越做了补充。在此对陈作伟、邓应松、魏佛送、郭龙和李越所做的工作表示感谢。

在编写本书的过程中,我们虽然对结构的安排、内容的选取、文字的叙述都尽了努力,但难免由于考虑不周而存在遗漏,本书作者诚恳希望读者能够将本书的批评和建议反馈给我们,以便在下一版修订中加以改正和补充。
刘崇茹
2016年11月

内容索引:

目录
前言
第1章交直流混合输电系统概述1
1.1绪论…1
1.2直流输电技术的发展…3
1.2.1LCC-HVDC系统基本原理…3
1.2.2VSC-HVDC系统基本原理…5
1.3国外直流输电工程概况……8
1.4国内直流输电工程概况…11
1.5交直流混合输电系统中需要解决的问题…13
参考文献…18
第2章交直流混合输电系统的潮流计算21
2.1交直流混合系统潮流概述21
2.2交替求解思想…21
2.3直流输电系统描述方程…24
2.3.1直流输电系统换流器特性方程…
2.3.2直流输电系统控制方程…25
233直流输电系统网络方程……26
2.4典型的交直流系统潮流算法…26
2.4.1直流输电系统状态变量的选择……26
2.4.2直流输电系统潮流方程的矩阵形式……27
2.4.3 Gauss-Seidel迭代法求解直流方程……30
2.4.4双端直流系统…31
2.4.5交直流系统典型算法的应用…32
2.4.6潜在的间题33
2.5系数矩阵求逆的可行性分析…33
2.5.1G的可逆性分析…33
2.5.2G奇异时的一种处理方法38
2.5.3存在的点…45
2.6有效的交直流混合系统潮流算法46
2.6.1算法的三个特点…46

2.6.2直流子系统潮流方程…47
2.6.3交流子系统潮流方程的处理…52
2.6.4鲁棒性分析54
2.6.5理论分析……56
2.6.6仿真结果…59
参考文献…61
第3章交直流混合系统状态估计63
3.1交直流混合系统状态估计问题的产生63
3.2预备知识64
3.2.1矩阵的迹64
3.2.2分块矩阵求逆64
3.23矩阵对标量的微分运算…66
3.2.4矩阵对矩阵的微分67
3.2.5最小二乘法…68
3.2.6电力系统状态估计…71
3.3最小二乘法类算法…76
3.3.1基本加权最小二乘法76
3.3.2快速分解状态估计…78
3.3.3状态估计算法的特点…84
3.3.4最小二乘法存在的问题86
3.4不良数据辨识…87
3.4.1概述87
3.4.2量测残差…89
3.4.3不良数据的检测91
3.4.4不良数据的辨识…97
3.5交直流混合系统的状态估计…104
3.5.1直流系统选择状态变量104
3.52混合系统状态估计要解决的问题…105
3.5.3常用算法…107
35.4量测方程描述……110
3.5.5几种算法的性能比较…111
参考文献……115
第4章交直流混合输电系统的可观测性分析…117
4.1引言……117
4.2交流系统可观测性分析的拓扑算法…118
4.2.1对量测系统分析的一些基本认识……118

4.2.2交流系统可观测性分析……119
4.3交流系统可观测性分析的数值算法…129
4.3.1基于三角分解的可观测性分析算法…129
43.2可观测性分析数值算法的步骤…133
433交流系统可观测性分折数值算法与拓扑算法的比较…134
4.4含LCC-HVDC的交直流可观测性分析…134
4.4.1交直流输电系统可观测原理分析…134
4.4.2交流部分和直流部分的相互影响…135
4.4.3直流系统的可观测性分析…138
4.4.4交直流系统可观测性…142
4.4.5算例分析……143
4.5含VSC-HVDC的交直流可观测性分析…146
4.5.1VSC-HVDC换流站的数学模型…146
4.5.2VSC-HVDC换流站和交流系统的相互影响…149
4.5.3VSC-HVDC系统的可观测性分析…150
4.5.4VSC-AC系统可观测性分析算法…151
4.5.5算例分析…152
4.5.6LCC-HVDC和VSC-HVDC可观测性分析算法比较…153
参考文献…155
第5章交直流混合输电系统灵敏度分析156
5.1概述…156
5.1.1灵敏度分析方法简述…156
5.1.2交直流输电系统之间的相互影响……157
5.1.3灵敏度分析的纲要…157
5.2交直流混合系统灵敏度分析…158
5.2.1直流输电系统空载电压保持不变…158
5.2.2直流输电系统挖制方式保持不变…164
5.3MIDC系统输送功率对交流输电系统的灵敏度分析…173
5.3.1MDC系统特点…174
53.2MDC系统运行方式…174
5.3.3MDC系统输送功率对交流输电系统电压的灵敏度…176
5.3.4MDC系统运行方式实例分析…178
5.4直流输电系统控制参数对连接母线电压幅值的影响…180
5.4.1解糯求解交直流输电系统灵敏度矩阵…181
5.4.2联合求解交直流输电系统灵饭度矩阵…186
5.4.3解耦求解和联合求解区别的讨论……190

5.4.4实例分析…190
参考文献195
第6章交直流输电系统网损分析197
6.1概述197
6.2系统分析…198
6.2.1换流站模型198
62.2控制模式…199
62.3控制模式199
63多馈入直流输电系统的功率优化模型…200
6.3.1优化模型200
6.3.2SQP方法200
6.3.3拟牛领法求解202
63.4网损灵敏度205
6.3.5算例分析…207
6.4交直流并列运行系统网损的影响因素211
6.4.1网损构成分析…211
6.4.2换流站运行方式对网损的影响214
6.4.3控制参数对网损的影响分析220
6.4,4对网损的影响的分析总结…222
参考文献…223
第7章交直流混合输电系统静态电压稳定问题的研究…225
7.1引言225
7.2连续潮流计算方法…………225
7.2.1带参数的潮流方程…226
7.2.2预测环节…227
7.2.3参数化过程227
7.2.4步长控制…228
7.2.5校正环节228
7.2.6发电机功率越界的处理228
72.7无功控制策略229
7.2.8直流输电系统的协调控制231
7.2.9PV曲线的求取…234
7.3换流变压器分接头档位和运行方式的调整240
7.3.1换流变压器分接头档位的调整…240
7.3.2非定角度控制运行…240
7.3.3定角度控制运行…242

7.3.4计算档位和档位变比246
7.4换流器运行方式的调整…247
7.4.1换流器控制方式247
7.4.2调整方案248
7.4.3小结251
参考文献251
第8章幅值自适应的阶梯式紧急功率支援技术…253
8.1引言253
82紧急功率支援的影响因素…254
8.2.1交流电网强度的影响*+255
8.2.2直流系统控制方式的影响…258
823无功补偿能力的影响…263
8.3幅值自适应的阶梯式紧急功率支援控制技术…264
8.3.1新型紧急功率支援控制原理……264
8.3.2功率提升模块的判据…266
8.3.3控制模块参数整定269
8.3.4与传统功率提升控制仿真对比…274
8.4多回直流输电能力及稳定性分析276
8.5紧急功率转移控制器279
8.5.1基木控制原理…279
8.5.2变阶梯分段式功率提升控制…279
8.5.3控制器的协调与启停信号…280
8.5.4算例与验证…281
参考文献286
第9章受端分层接入方式下的直流控制策略287
9.1引言…287
9.2换流器独立控制方式…288
9.2.1按极控制模式和独立控制模式…288
9.2.2谐波分析…291
9.2.3定电压端和定电流端的确定…294
93附加功率-电压控制296
9.3.1附加功率-电压控制原理…296
9.3.2附加功率-电压控制器结构…298
9.3.3功率调节能力分析299
9.3.4功率转移…300
9.3.5仿真验证……302

9.4紧急功率协调控制…307
9.4.1新型紧急功率支援控制原理·307
9.4.2各换流器的功率分配问题…308
9.4.3功率协调控制…310
参考文就…316
附录A交直流混合输电系统算例……317
A.1双端直流输电系统317
A.2三端直流输电系统319
A.3双馈入直流输电系统…321
A.4三馈入直流输电系统…321
A.5多回直流输电系统……322
致谢323

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