含风电和直流的电网紧急频率控制研究.pdf

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1、学校代码：10286分类号：TM7密级：公开UDC：621.3学号：151418含风电和直流的电网紧急频率控制研究研究生姓名：杨龙文导师姓名：张凯锋教授申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学一级学科名称控制科学与工程论文答辩日期2018年5月24日二级学科名称控制理论与控制工程学位授予日期2018年月日答辩委员会主席汪峥教授评阅人陈从颜教授孙金生教授2018年5月24日硕士学位论文含风电和直流的电网紧急频率控制研究专业名称：控制理论与控制工程研究生姓名：杨龙文导师姓名：张凯锋教授本论文获国家自然科学基金项目（

2、51577031）和国家电网公司总部科技项目（大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网运行控制与保护技术研究）的资助。RESEARCHONPOWERGRIDEMERGENCYFREQUENCYCONTROLWITHWINDPOWERANDDCAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYYangLongwenSupervisedbyZhangKaifengSchoolofAutomationSouth

3、eastUniversityApril2018东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、《中国学术期刊（光盘版）》电子杂志社有限

4、公司、万方数据电子出版社、北京万方数据股份有限公司有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布（包括以电子信息形式刊登）论文的全部内容或中、英文摘要等部分内容。论文的公布（包括以电子信息形式刊登）授权东南大学研究生院办理。研究生签名：导师签名：日期：摘要摘要论文题名：含风电和直流的电网紧急频率控制研究硕士研究生姓名：杨龙文导师姓名：张凯锋教授学校名称：东南大学现代电力系统

5、中，风力发电装机容量的不断增加和高压直流（HighVoltageDirectCurrent，HVDC）输电技术的快速发展，在带来巨大效益的同时也给电网带来了一些安全稳定性问题，如大规模风机跳闸，HVDC闭锁等，这些都对电网紧急频率控制提出了新的挑战。同时，在当前电力系统中，可参加紧急控制的资源（紧急频率控制资源）也逐渐多样化，如传统发电机组、风电、HVDC等，但是它们的性能、价格等差异明显。因此，为了提升电网紧急频率控制性能，研究上述资源的协调控制问题显得尤为重要。本文主要的研究内容及成果如下：1、基于电力系统

6、仿真软件DIgSILENT/PowerFactory搭建了典型的风电经HVDC外送的两区域仿真系统。分析并推导了火电机组、双馈感应风机（Doubly-FedInductionGenerator，DFIG）以及HVDC的基本结构和数学模型，并运用DIgSILENT/PowerFactory软件搭建了三者的仿真模型。基于所搭建的仿真系统，研究了火电机组、DFIG以及HVDC对系统频率的控制特性。2、分析研究了不同紧急频率控制资源的动作速度对系统频率的影响。针对直流紧急功率支援、快关汽门以及切机等紧急控制措施，分析研

7、究了每种控制措施的基本原理及其控制模型。基于所推导的电力系统频率响应模型以及资源的有功动作速度模型，分析研究了不同紧急控制措施对系统频率的控制效果。研究表明：动作速度越快的紧急控制措施，越能有效地减缓系统频率上升速率，降低频率峰值。最后，通过仿真验证了上述研究的正确性。3、针对含单类紧急频率控制资源（单种措施）和多类紧急频率控制资源（多种措施）的电网分别提出了紧急频率控制策略。基于所建立的系统有功过剩量模型以及资源等效有功切除量模型，提出了一种计及资源动作速度的单资源紧急控制策略，该策略能够根据系统目标阈值，精

8、确计算资源等效有功切除量，控制系统频率峰值。然后，基于资源的可调容量及其成本，确定了连续资源优先的系统有功分配策略。在此基础上，根据连续资源有功分配策略，提出了计及资源可调量和动作速度的多资源紧急协调控制策略。仿真结果表明，所提出的紧急控制策略能够通过精确计算资源等效有功切除量使得系统频率峰值被控制在目标阈值以下，有效地改善紧急情况下电网频率的动态性能。关键词：高压直流输电，风电，紧急