基于PQ 控制模式的VSC-HVDC 小干扰稳定性研究.pdf

VSC-HVDC，即电压源换流器型高压直流输电系统，是现代电力传输技术中的重要组成部分，尤其在可再生能源并网、区域间电力交换等方面发挥着关键作用。基于P-Q控制模式的VSC-HVDC系统，通过维持有功功率（P）和无功功率（Q）的恒定，确保系统的电压稳定和功率传输效率。然而，这种控制模式下的小干扰稳定性分析是确保系统可靠运行的关键。 小干扰稳定性是指电力系统在受微小扰动后能够自我恢复到平衡状态的能力。对于VSC-HVDC系统，小干扰稳定性分析主要涉及对系统动态响应的研究，包括系统参数变化、负载波动等因素对系统性能的影响。文章中，作者建立了一个基于P-Q控制模式的VSC-HVDC系统的小干扰数学模型，用于分析系统在不同运行条件下的稳定性。 该模型考虑了三个关键因素对VSC-HVDC系统稳定性的影响： 1. **交流系统强度**：交流侧系统的电气强度，即短路容量，对VSC-HVDC的稳定性有显著影响。短路容量越高，交流侧的电压支撑能力越强，系统对小干扰的抵抗能力也越强。 2. **等值阻抗角**：交流侧的等值阻抗角度影响VSC-HVDC的电压调节能力和无功功率交换。不同的阻抗角会导致系统动态响应的变化，可能影响到系统的稳定性。 3. **无功功率运行点**：VSC-HVDC的无功功率控制策略对系统的稳定性至关重要。无功功率的调整可以改变交流侧的电压水平，从而影响系统的稳定性。 为了评估VSC-HVDC在P-Q控制模式下的稳定运行极限，文章提出了一个称为临界运行短路比（COSCR）的指标。COSCR综合考虑了小干扰稳定性和电压安全运行的限制，为VSC-HVDC在各种运行条件下的安全稳定运行提供了定量评估标准。这个指标对于确定系统在保持稳定运行的同时，可以承受的最大扰动程度具有实际指导意义。 在实际应用中，通常会利用仿真工具，如PSCAD/EMTDC，构建详细的VSC-HVDC模型来验证理论分析结果。通过对仿真结果的分析，可以验证理论模型的准确性，进一步优化控制策略，确保系统的安全稳定运行。 基于P-Q控制模式的VSC-HVDC小干扰稳定性研究对于理解系统动态行为、预测潜在的不稳定问题以及设计有效的控制策略至关重要。通过深入研究这些因素，可以提高VSC-HVDC系统的可靠性，为电力系统的稳定运行提供有力保障。