利用STATCOM提高HVDC运行可靠性的机理研究

为提高传统HVDC运行的可靠性，将STATCOM并联接入到HVDC受端交流系统的同一母线，利用STATCOM对无功功率进行独立且快速控制的特点，改善HVDC的运行特性。通过理论分析、仿真和实验，揭示利用STATCOM减少HVDC换相失败几率的机理，提出STATCOM和HVDC的协调控制方法。.研究内容有：（1）研究正常运行时和受端交流系统发生大故障时传统HVDC与STATCOM相互协调配合的控制方法，揭示利用STATCOM减少HVDC换相失败的机理，从而提高HVDC的运行可靠性；（2）研究极弱受端交流系统下的两者配合的运行规律，提出在该情况下利用STATCOM启动HVDC的机理；（3）提出定量分析STATCOM对HVDC受端交流系统强度影响的指标，分析不同容量STATCOM对HVDC受端交流系统强度的影响，对传统HVDC系统的规划和设计起到一定的指导作用。

传统电网换相换流器高压直流输电系统( line commutated converter based high voltage direct current, LCC-HVDC )以输电容量大，有功功率快速可控等特点得到了快速的发展和应用。但由于HVDC依赖受端电网运行而存在若干不足,而STATCOM( static synchronous compensator )能够动态补偿无功功率，增强系统电压稳定性。如何利用STATCOM的优势提高HVDC的运行独立性，更好地发挥HVDC对电网运行的支撑作用，提高交直流混合电网的安全稳定运行性能具有重要的意义。.围绕STATCOM如何提高HVDC运行可靠性这一主题，开展了如下的相关研究。建立了含有STATCOM的单馈入和双馈入混合直流输电数学模型和仿真模型，该模型能够正确反映系统的稳态和暂态特性；设计了混合直流输电的稳态和暂态协调控制策略，提高了LCC-HVDC的运行极限，改善了系统暂态过电压特性，提高了LCC-HVDC抵御失败和故障恢复的能力；研究了极弱受端交流系统下混合直流输电系统的启动方法；分析了STATCOM对单馈入和双馈入直流输电系统稳态和暂态特性的影响规律；提出基于MAP的视在短路比增加量和等值有效短路比指标，能够定量评估混合直流输电中LCC-HVDC受端系统强度；进行了混合直流输电系统的数字物理实时仿真。此外，围绕研究主题，还开展了STATCOM快速仿真模型和LCC-HVDC改进拓扑结构的研究。.本课题为含STATCOM的混合直流输电技术提供了模型基础，有利于开展相关的技术研究。同时对混合直流输电系统的稳态和暂态特性进行了较为全面的研究，揭示了其运行的机理。所研究的控制策略为改善系统启动特性和稳态特性、增强系统抗干扰能力提供了理论基础。所提出的LCC-HVDC受端系统强度评估指标能为传统HVDC系统的规划和设计起到一定的指导作用。.本课题取得的研究成果有利于改善受端电网的稳定性，提高HVDC系统的输电可靠性，拓展HVDC的功能，进而更好地实现我国“西电东送、南北互供、全国联网”的基本战略，具有重要的科学理论价值和工程实用价值。