基于功率传递电网间同期并列理论与应用研究

根据电压源型换流器可以同时独立地对有功功率和无功功率进行控制的这一原理，将背靠背电压源型换流器应用于电网间的同期并列操作，从而提出一种基于功率传递方式实现电力系统并网的新方法。研究其同期并网的运行机理及控制策略，同时研究该原理电路在增加一台三相变压器与一台隔离开关或断路器，在完成并网操作退出后，组成统一潮流控制器（UPFC）的原理与电路实现方法，实现UPFC的功能；研究同一套背靠背电压源型换流器装置在控制策略下实现电网之间的同期并列与联络线输送功率的联合控制策略；进一步研究其控制策略实现电网运行控制功能的整合、电路结构优化，达到改变控制策略实现同一装置完成多种功能的效果与应用研究。

电网互联具有许多优势，已被全世界广泛采用。联络线的功率控制及并网的自动化技术研究势在必行，以满足智能电网自愈和可靠控制要求。基金面上项目的研究采用理论分析与仿真验证相结合的研究手段，将背靠背结构的VSC-HVDC应用于电网间的同期并列等内容进行了研究，完成了基金项目的全部研究内容，最后依据理论研究结果制作了实验样机，取得主要相应研究成果如下：.（1）依据电网的有功与频率和无功与电压的关系，通过在待并两电网间调节其负荷的总有功值与无功值，以改变其频率与并列点电压，达到并列条件实现并网的原理，提出了一种基于背靠背VSC-HVDC装置通过功率传递实现电网间同期并列的新方法。该方法在电网同期并列时，变电站配合电力调度与调频电厂，在待并网电网间实现功率传递可加快并网速度，缩短并网的时间，提高并网的自动化程度。.（2）研究了基于背靠背VSC-HVDC在并网过程中，因传递功率在联络线上引起功率波动的机理与波动峰值的计算方法。研究结论有助于掌握并网过程中联络线功率波动的动态特性，对提高并网装置的安全性和并网操作的可靠性具有指导意义。.（3）研究了将背靠背VSC-HVDC并网装置拓展为一复合系统。并网装置在并网完成后实现UPFC、STATCOM及SSSC等功能的转换电路及实现方法，通过相应倒闸操作，实现了并网与并网后对联络线的综合控制及并网后系统的稳定运行与控制功能的整合，提高了电力系统稳定运行与控制的灵活性。定义了功能选择操作开关矩阵及并网系统支路变量，形成了复合系统对应功能实现的开关矩阵，根据开关矩阵形成了选择装置工作模式操作策略的判据，依据判据选择相应的装置操作控制策略实现其对应的功能。.（4）提出一种基于功率传递方式实现电力系统并网与UPFC功能相结合的控制策略，以期达到改变控制策略实现同一装置完成多种功能的效果，拓展装置功能，提高并网设备的利用率。.（5）提出了一种基于电网间同期并列的对覆冰线路融冰的新方法。分析了通过功率传递进行线路融冰的原理，建立了融冰的数学模型，仿真实验结果表明进行一定的功率传输后，覆冰线路上的负载电流能够达到融冰效果。这一研究成果对我国冬季出现的输电线路覆冰的情况严重影响的消除具有重要意义。.（6） 提出了并网装置容量的系统设计和计算方法，以及各参数的选取原则和计算方法，为实际工程运用、设计及经济分析提供依据。