交直流电力系统暂态稳定分析与控制问题研究

2016-07-12杨覆岳

科学中国人 2016年36期

关键词：交直流交流电暂态

杨覆岳

内蒙古送变电有限责任公司

交直流电力系统暂态稳定分析与控制问题研究

杨覆岳

内蒙古送变电有限责任公司

随着社会的不断发展，我国电力的规模也在逐渐扩大，电力输送与控制问题成为了人们关注的焦点。由于我国能源的分布规律呈现出不均衡的状态，所以电力运输过程中要经过许多复杂的地形与区域。传统的交直流电力系统已经无法满足当前的运作状态，呈现出不稳定的现象。本文以交直流电力的暂态稳定机理作为出发点，对控制方式进行分析。

交直流电力；暂态稳定；分析与控制；研究

前言

以“能源输送”为电力负载中心的输电方式主要有两种。一种是直流电力输送，另一种是交流电力输送。前者主要将电流直接输送，而后者则是通过数据在电网中调配方式的灵活性调节进行传递的一种方式。传统的交直流电中往往会出现控制不得当的情况，进行影响整体电路的稳定性运行。所以，暂态稳定的分析与控制必不可少。

一、交直流电力系统的分类

交直流电力系统主要分为三大类，它们在共同作用的基础上保证电力运输的范围与流程。第一类，直流电与交流电共同运作方式。简单来说，就是在电网的两端运输接口处二者呈现出共存的状态，它们也可以根据电力的需求进行互相交替。电力的两个端口分别为“送电端口”与“收电端口”。送电端口主要是电力传输的基本路径，而收点端口主要对交直流电进行运输化调节。将交流系统中心以直流电嵌入的方式进行。第二类是只有直流电，没有交流电的情况。在此情况当中，两个端口运维平台进行独立性工作，不会对彼此的工作任务进行负责，只有阶段性的分管流程。直流电与交流电是相互矛盾的两个载体，不建立彼此联合的运维平台。第三类是在送电网的一端有直流电与交流电的交叉部分。而另一端则不存在。部分电流在电网的调节下进行循环运作，将直流系统划分为无数个小型的分支路线，以嵌入的方式融入到交流电的中心处，形成异步中心的电力联络平台。这种类型的交直流电力系统在南方有着比较明显的体现，它又被称之为“混合式”联网结构，能够根据电流的变化进行自我调整[1]。

二、交直流电力系统暂态稳定的分析与控制

（一）电网分区控制法

电网分区控制法是交直流电暂稳系统中的一种重要方式。它主要是通过调整电力结构的方法来进行有效的控制[2]。其主要思路如下：第一，将总电网进行拆分，以“独立发电单元”的同步输送平台为主，进行优先划分。这些独立发电单元的主要作用是进行输电路径的连接，以直流电为运行手段。柔性直流电能够将总体电流进行同步化传递，在嵌入式异步相连的系统空间内进行整合，并将电力输送到更大面积的范围内。这种方式的最主要特点是可以在电网发生冲突时进行波幅收纳，以“吸收器”的形式进行灵活性调整，以提高电力运输的总体稳定性。这种控制方法的优势也是极其突出的。首先，它将大型传送电网进行独立划分，避免了电力大面积的运输，也较少的故障发生的概率。如：交流电在网络运维区间进行方向移动，假定它以单线电流的形态进行发展。当单线负载承受力过于集中使，会出现爆炸等情况。而电网分区控制法则是将无数个交流线路进行分割，临近的电流如果发生负载的情况会进行路径转移，并且完成自动化切割方式。故障可以由一个区域迅速转移到另一个区域，以阶段化平移的方式实现消除与瓦解。而每个电网的独立形态之间也存在着一定的间隔，间隔的功能就相当于“防火墙”，可以有效抑制故障的继续发展。由于电力在进行大面积输送时很有可能会出现跳闸的情况，电网分区法可以进行有效的规划，进而避免导电等问题。其次，规避区间内低频震荡等问题。长时间的大规模输电很容易使电网的频率出现混乱的情况，在某一区间内出现低频跳动。对于这种情况，我国东北和华北地区就时有发生。传统的控制方式只能达到一时避免的效果。而电网分流技术将直流电进行分区规划，在交流电变化时进行时间与流程设定，以异步联网方式为主要手段，根除了区间性低频事故的发生[3]。

（二）发电机强励控制技术

发电机强励控制技术主要是以常规的电磁感应为基础，以发电机的电压控制为基本手段的主要方式。它是通过电压的恒常性测试来整合电力系统，以高端值励磁电压的稳定程度为目标的基本方法。具体来说，在电压的恒常运行下，励磁感应系统会根据顶端电流的输送进行运维操作。当直流电无法切入到交流电内部时，就说明电压已经超过了实际负载量，并且出现短路的状态。励磁系统可以深入到高端电压的顶端，调节短路电线的路径，进行重新规划等功能。在这段时间内，电流以暂稳的状态呈现，并且将故障危机彻底摆脱。其次，当直流电内的电力输送容量过大，过滤器的作用无效时，励磁系统可以将二者进行并联，将无用功的电力剔除。当发生闭路情况时，励磁系统可以首先封锁一部分电力，在减磁的基础上进行电力运维，以实现系统暂稳状态[4]。