坚强智能电网中送端多直流落点输电系统的稳定性机理分析及其控制方法研究

面临我国已出现送端多直流落点输电系统的新局面，紧密围绕建设中国坚强智能电网的重点课题之一，深入和系统地开展送端多直流落点输电系统的稳定性机理分析及其控制方法研究：对多馈入相互作用因子（MIIF）和多馈入有效短路比(MIESCR)等量化指标深入研究和改进，用以评估多直流对系统功率/电压稳定性的影响；根据建设坚强智能电网的特点，利用先进的通信、信息和控制等技术，进行送端直流多落点输电系统的智能协调控制方法的研究；还将针对送端直流多落点输电系统特有的大型电站和直流的机网耦合作用及其对系统频率稳定性的影响、HVDC引起的次同步振荡、谐波不稳定问题，开展具有特色和创新性的相关研究。研究成果可以弥补已有研究不足之处和填补相关空白，为建设中国坚强智能电网的重要单元之一的送端多直流落点输电系统，奠定坚实的规划和运行理论基础和提供有力的技术支持。

项目对坚强智能电网中送端多直流落点输电系统稳定性送端机理分析和控制方法进行了详细研究。在交直流相互作用及系统稳定性方面，完成了送端多直流落点系统的多馈入相互作用因子、多馈入运行短路比、多馈入运行有效短路比和多馈入无功有效短路比的计算和研究；提出了采用最大功率曲线法和电压稳定因子法对送端多直流落点输电系统稳定性的分析方法；推导了三馈入直流系统多馈入短路比的通用公式，并分析了多馈入直流系统多馈入短路比的影响因素；提出一种基于动态潮流计算的系统简化等值方法。在多直流落点输电系统的协调控制方面，研究了基于PRONY的交直流并联输电系统降阶模型辨识算法；在交直流并联输电系统模型辨识算法的基础上，凭借射影控制原理，设计了多条直流输电线之间的阻尼协调控制器；针对多馈入交直流系统提出了良好的控制效果和鲁棒性分层分散鲁棒自适应协调控制方案，提出了一种针对多直流的基于WAMS的交直流系统最优变目标分层协调控制策略框架。在大型电站和直流系统的机网耦合作用及其对系统频率稳定性影响方面，基于有效直流惯性常数研究了电厂和直流系统的机网耦合作用；利用重叠分解技术和线性二次型最优控制理论，并通过牛顿算法的频率在线估计的基础上，实现了基于频率的自适应高频切机方案的设计；提出了一种基于WAMS的分层分散协调控制策略。在高压直流输电引起的次同步振荡方面，采用开关函数法及电磁暂态仿真定性分析了使用传统准稳态模型分析次同步振荡的不足，对复杂交直流系统的SSO研究提出较为完整的时域与频域相结合的分析方法；将Prony辩识次同步振荡模式的分析方法与传统的发电机暂态力矩仿真分析方法进行对照，验证了前者的正确性。在谐波不稳定方面研究了换流变压器铁芯饱和引起的谐波不稳定机理，总结了谐波不稳定的分析方法、判断方法以及抑制措施; 基于开关函数对谐波在交直流侧的相互调制作用进行了理论推导，得出了单回及双回直流发生谐波不稳定的新判据。