交直流電力系統暫態穩定分析與控制問題研究

楊覆岳

內蒙古送變電有限責任公司

交直流電力系統暫態穩定分析與控制問題研究

楊覆岳

內蒙古送變電有限責任公司

隨著社會的不斷發展，我國電力的規模也在逐漸擴大，電力輸送與控制問題成為了人們關注的焦點。由于我國能源的分布規律呈現出不均衡的狀態，所以電力運輸過程中要經過許多復雜的地形與區域。傳統的交直流電力系統已經無法滿足當前的運作狀態，呈現出不穩定的現象。本文以交直流電力的暫態穩定機理作為出發點，對控制方式進行分析。

交直流電力；暫態穩定；分析與控制；研究

前言

以“能源輸送”為電力負載中心的輸電方式主要有兩種。一種是直流電力輸送，另一種是交流電力輸送。前者主要將電流直接輸送，而后者則是通過數據在電網中調配方式的靈活性調節進行傳遞的一種方式。傳統的交直流電中往往會出現控制不得當的情況，進行影響整體電路的穩定性運行。所以，暫態穩定的分析與控制必不可少。

一、交直流電力系統的分類

交直流電力系統主要分為三大類，它們在共同作用的基礎上保證電力運輸的范圍與流程。第一類，直流電與交流電共同運作方式。簡單來說，就是在電網的兩端運輸接口處二者呈現出共存的狀態，它們也可以根據電力的需求進行互相交替。電力的兩個端口分別為“送電端口”與“收電端口”。送電端口主要是電力傳輸的基本路徑，而收點端口主要對交直流電進行運輸化調節。將交流系統中心以直流電嵌入的方式進行。第二類是只有直流電，沒有交流電的情況。在此情況當中，兩個端口運維平臺進行獨立性工作，不會對彼此的工作任務進行負責，只有階段性的分管流程。直流電與交流電是相互矛盾的兩個載體，不建立彼此聯合的運維平臺。第三類是在送電網的一端有直流電與交流電的交叉部分。而另一端則不存在。部分電流在電網的調節下進行循環運作，將直流系統劃分為無數個小型的分支路線，以嵌入的方式融入到交流電的中心處，形成異步中心的電力聯絡平臺。這種類型的交直流電力系統在南方有著比較明顯的體現，它又被稱之為“混合式”聯網結構，能夠根據電流的變化進行自我調整[1]。

二、交直流電力系統暫態穩定的分析與控制

（一）電網分區控制法

電網分區控制法是交直流電暫穩系統中的一種重要方式。它主要是通過調整電力結構的方法來進行有效的控制[2]。其主要思路如下：第一，將總電網進行拆分，以“獨立發電單元”的同步輸送平臺為主，進行優先劃分。這些獨立發電單元的主要作用是進行輸電路徑的連接，以直流電為運行手段。柔性直流電能夠將總體電流進行同步化傳遞，在嵌入式異步相連的系統空間內進行整合，并將電力輸送到更大面積的范圍內。這種方式的最主要特點是可以在電網發生沖突時進行波幅收納，以“吸收器”的形式進行靈活性調整，以提高電力運輸的總體穩定性。這種控制方法的優勢也是極其突出的。首先，它將大型傳送電網進行獨立劃分，避免了電力大面積的運輸，也較少的故障發生的概率。如：交流電在網絡運維區間進行方向移動，假定它以單線電流的形態進行發展。當單線負載承受力過于集中使，會出現爆炸等情況。而電網分區控制法則是將無數個交流線路進行分割，臨近的電流如果發生負載的情況會進行路徑轉移，并且完成自動化切割方式。故障可以由一個區域迅速轉移到另一個區域，以階段化平移的方式實現消除與瓦解。而每個電網的獨立形態之間也存在著一定的間隔，間隔的功能就相當于“防火墻”，可以有效抑制故障的繼續發展。由于電力在進行大面積輸送時很有可能會出現跳閘的情況，電網分區法可以進行有效的規劃，進而避免導電等問題。其次，規避區間內低頻震蕩等問題。長時間的大規模輸電很容易使電網的頻率出現混亂的情況，在某一區間內出現低頻跳動。對于這種情況，我國東北和華北地區就時有發生。傳統的控制方式只能達到一時避免的效果。而電網分流技術將直流電進行分區規劃，在交流電變化時進行時間與流程設定，以異步聯網方式為主要手段，根除了區間性低頻事故的發生[3]。

（二）發電機強勵控制技術

發電機強勵控制技術主要是以常規的電磁感應為基礎，以發電機的電壓控制為基本手段的主要方式。它是通過電壓的恒常性測試來整合電力系統，以高端值勵磁電壓的穩定程度為目標的基本方法。具體來說，在電壓的恒常運行下，勵磁感應系統會根據頂端電流的輸送進行運維操作。當直流電無法切入到交流電內部時，就說明電壓已經超過了實際負載量，并且出現短路的狀態。勵磁系統可以深入到高端電壓的頂端，調節短路電線的路徑，進行重新規劃等功能。在這段時間內，電流以暫穩的狀態呈現，并且將故障危機徹底擺脫。其次，當直流電內的電力輸送容量過大，過濾器的作用無效時，勵磁系統可以將二者進行并聯，將無用功的電力剔除。當發生閉路情況時，勵磁系統可以首先封鎖一部分電力，在減磁的基礎上進行電力運維，以實現系統暫穩狀態[4]。

結論

綜上所述，本文以交直流電系統的分類作為出發點，對兩種控制技術進行了分析。說明了交直流電的暫穩狀態能夠使電網穩定運行，控制技術的發展也為我國電力的安全發展創造有利條件。

[1]翁華.大規模交直流系統電磁暫態仿真和穩定控制技術研究[D].浙江大學,2014.

[2]羅遠翔.基于能量函數的含風電電力系統暫態穩定分析與控制[D].中國農業大學,2015.

[3]宋曉喆.基于風險的電力系統暫態穩定評估與協調控制問題研究[D].浙江大學,2013.

[4]徐泰山,丁茂生,彭慧敏,鮑顏紅,薛禹勝,耿天翔.交直流電力系統暫態安全穩定在線緊急控制策略并行算法[J].電力系統自動化,2015,10:174-180.