瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響分析報(bào)告目錄TOC\o"1-3"\h\u8369瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響分析報(bào)告 )建立參數(shù)如表3-1所示的直流配電網(wǎng)小信號(hào)模型，初始時(shí)刻將換流站2的功率設(shè)定值由-5MW變?yōu)?6MW，1s后再將其值變?yōu)?5MW，對(duì)其小信號(hào)模型進(jìn)行分析得到各參數(shù)變化曲線，將其與PSCAD實(shí)際仿真進(jìn)行對(duì)比，部分結(jié)果如圖3-12所示。直流配電網(wǎng)相關(guān)參數(shù)200、0.2，200.01、0.1，108.163000、50，400.0110、50，400.020.001、75，500-50、0.01，100.02、0.05,58.163000、100，10010、100，100.010.001、75，500/kV5/0.1/0.0001/6/0.003、0.7，20/kV0.75/0.0013、2，31.33、7.5，0.92/0.0112.5、0.044，1.95/0.0003、、、/0.24，0.12，0.24，0.12、、、/0.0024，0.0012，0.0024，0.0012、、、/0.0146，0.0073，0.0146，0.0073、、、/0.0073，0.0146，0.0146，0.0073 （a）換流站2功率 （b）換流站2交流側(cè)d軸電流 （c）換流站1直流母線電壓 （d）換流站2直流母線電壓部分參數(shù)波形對(duì)比由上圖可以看出，利用小信號(hào)模型及仿真得到的波形接近相同，驗(yàn)證了小信號(hào)模型的正確性。1.2瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響直流配電網(wǎng)的小信號(hào)模型建立之后，可以利用其狀態(tài)矩陣的特征值分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本部分內(nèi)容將通過(guò)直流配電網(wǎng)的特征值分析瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。1.2.1直流配電網(wǎng)穩(wěn)定性分析遭受小擾動(dòng)后直流配電網(wǎng)的穩(wěn)定性可以由系統(tǒng)狀態(tài)矩陣的特征值判斷：當(dāng)實(shí)部全為負(fù)時(shí)，直流配電網(wǎng)是穩(wěn)定的；當(dāng)存在實(shí)部為正的特征值時(shí)，直流配電網(wǎng)是不穩(wěn)定的；當(dāng)不存在實(shí)部為正的特征值但存在實(shí)部為0的特征值時(shí)，直流配電網(wǎng)是臨界穩(wěn)定的。一個(gè)實(shí)根或一對(duì)共軛復(fù)根代表了直流配電網(wǎng)的一個(gè)振蕩模態(tài)，設(shè)系統(tǒng)的特征值，其阻尼比為確定了振蕩衰減的速度，當(dāng)阻尼比小于5%(或特征值實(shí)部接近于0)時(shí)，該模態(tài)為弱阻尼模態(tài)，相關(guān)參數(shù)變化時(shí)更易導(dǎo)致特征值實(shí)部由負(fù)變正，造成系統(tǒng)失穩(wěn)。對(duì)1.1節(jié)中小信號(hào)模型進(jìn)行計(jì)算，得到如表3-2所示的特征值。小信號(hào)模型的特征值分布編號(hào)特征值阻尼比編號(hào)特征值阻尼比-8070.751-9.481-5591.531-0.801-4404.471-0.801-2010.701-0.101-605.691-0.101-605.421-820.41±886.01i0.734-100.001-47.77±578.37i0.082-55.761-41.68±285162.23i1.532*10-4-38.161-39.44±207634.42i1.899*10-4-27.611-7.95±571.19i0.014-12.591-4.08±9.38i0.399-10.921-2.91±304.30i9.562*10-3-9.481-2.73±210.05i0.013由上表可以看出，該運(yùn)行場(chǎng)景下系統(tǒng)特征值實(shí)部皆為負(fù)數(shù)，系統(tǒng)可以保持穩(wěn)定，但存在多個(gè)阻尼比小于5%及特征值實(shí)部接近于0的特征值，具備多個(gè)弱阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)的變化易導(dǎo)致失穩(wěn)，因此瞬時(shí)重負(fù)荷容易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。1.2.2瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)穩(wěn)定性的影響1.2.2.1小信號(hào)穩(wěn)定性分析為分析重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)的影響，本文通過(guò)減小直流負(fù)荷處直流電阻的值，模擬重負(fù)荷現(xiàn)象。改變直流負(fù)荷的大?。ㄓ?逐步變?yōu)?），求解狀態(tài)矩陣的特征值，得到不同直流電阻時(shí)特征值分布如圖3-13所示。系統(tǒng)特征值分布從上圖可以看出，隨著直流電阻的減?。ㄘ?fù)荷增大），部分特征值實(shí)部由負(fù)變正，即直流配電網(wǎng)出現(xiàn)含正實(shí)部的特征值，系統(tǒng)失穩(wěn)，因此若直流電阻過(guò)?。ㄘ?fù)荷過(guò)重），系統(tǒng)將無(wú)法保持穩(wěn)定，所以瞬時(shí)重負(fù)荷可能會(huì)造成直流配電網(wǎng)失穩(wěn)。1.2.2.2仿真驗(yàn)證為驗(yàn)證瞬時(shí)重負(fù)荷對(duì)直流配電網(wǎng)的影響，初始時(shí)刻，直流電阻設(shè)為6，1s時(shí)并聯(lián)2的電阻，2s時(shí)將并聯(lián)的電阻變?yōu)?，得到換流站1處直流母線電壓如圖3-14所示。換流站1處直流母線電壓波形由上圖可以看出直流配電網(wǎng)在添加此種情況的瞬時(shí)重負(fù)荷后，直流配電網(wǎng)失穩(wěn)，驗(yàn)證了本文的分析。1.3解決方案1.1.1控制參數(shù)優(yōu)化基于對(duì)穩(wěn)定性的分析，本文首先提出了控制參數(shù)優(yōu)化的方法，通過(guò)分析不同參數(shù)下?tīng)顟B(tài)矩陣的特征值，分析了控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，以期望通過(guò)合理的控制參數(shù)優(yōu)化提高直流配電網(wǎng)的穩(wěn)定性。1.1.1.1小信號(hào)穩(wěn)定性分析改變外環(huán)控制參數(shù)（整流側(cè)電壓外環(huán)比例、積分參數(shù)，逆變側(cè)有功功率外環(huán)比例、積分參數(shù)）的大小，對(duì)小信號(hào)模型進(jìn)行特征值求解，得到特征值分布如圖3-15到3-18所示。整流側(cè)電壓外環(huán)比例參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)特征值整流側(cè)電壓外環(huán)積分參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)特征值逆變側(cè)有功外環(huán)比例參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)特征值逆變側(cè)有功外環(huán)積分參數(shù)變化時(shí)系統(tǒng)特征值從上述特征值分布圖可以看出，換流器的控制參數(shù)會(huì)影響直流配電網(wǎng)的特征值分布，通過(guò)合理的設(shè)置控制參數(shù)，能夠使部分特征值實(shí)部由正變負(fù)，減少振蕩模態(tài)，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.2.2.2仿真驗(yàn)證在PSCAD中構(gòu)建出直流配電網(wǎng)模型，在1s時(shí)添加瞬時(shí)重負(fù)荷，2s時(shí)降低瞬時(shí)重負(fù)荷的值，4s時(shí)改變整流側(cè)與逆變側(cè)外環(huán)控制參數(shù)（、、、），得到直流母線電壓波形如圖3-19所示。直流母線電壓通過(guò)上圖可以看出，改變直流配電網(wǎng)換流站的控制參數(shù)能夠改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使瞬時(shí)重負(fù)荷后直流配電網(wǎng)由不穩(wěn)定變?yōu)榉€(wěn)定，因此通過(guò)優(yōu)化換流站的控制參數(shù)對(duì)于解決瞬時(shí)重負(fù)荷不穩(wěn)定問(wèn)題具有一定的可行性。1.1.2附加阻尼控制由1.2節(jié)分析可知直流配電網(wǎng)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象的原因?yàn)橄到y(tǒng)存在多個(gè)弱阻尼狀態(tài)，系統(tǒng)阻尼不足。考慮到此特性，本文提出了附加阻尼控制的方法，通過(guò)在逆變側(cè)有功功率外環(huán)控制中添加阻尼控制環(huán)節(jié)(其結(jié)構(gòu)如圖3-20所示)，利用實(shí)例驗(yàn)證了其可行性。逆變側(cè)PQ控制結(jié)構(gòu)在PSCAD中構(gòu)建直流配電網(wǎng)模型，初始時(shí)刻控制不包含阻尼控制環(huán)節(jié)，1s時(shí)添加