提高超高壓交流輸電線路的輸送能力(二)（簡體書）

傳統的電力系統穩定器（PSS）抑制大型互聯電力系統輸電斷面上所發生的區域間功率低頻振蕩的效果不理想，針對這一現象，孫海順、文勁宇、唐躍進、程時杰編著的這本《提高超高壓交流輸電線路的輸送能力(2)》提出了一種新的通過抑制電力系統低頻振蕩以提高超高壓交流輸電線路輸送能力的電力系統穩定控制裝置。該裝置以儲能原理為基礎，能有效抑制電力系統區域間低頻振蕩。所開展的研究工作分兩方面進行。首先在理論分析方面建立了詳細的儲能裝置數學模型，通過特徵值分析和時域仿真，詳細分析了儲能裝置對大區間低頻振蕩的抑製作用，探索有效抑制系統低頻振蕩的穩定控制器的控制策略，同時初步闡述了基於儲能原理的電力系統穩定控制基礎理論。其次，在試驗研究方面，研制了兩種基於不同儲能原理的電力系統穩定控制裝置。通過電力系統動態模擬試驗研究，驗證了控制樣機抑制低頻振蕩的效果并證實了實驗結果與理論分析結果的一致性。此外，《提高超高壓交流輸電線路的輸送能力(2)》還以一個實際電力系統為背景，分析了利用基於儲能原理的電力系統穩定控制器抑制低頻振蕩的可行性。 本書可供高等院校電力系統專業的研究生以及從事電力系統運行、規劃設計和科學研究的人員參考。

第1章 概述1
1.1 引言1
1.2 未來電力系統面臨的問題2
1.3 電能存儲技術3
1.4 基於儲能技術的電力系統穩定控制5
1.5 研究內容簡介6
第2章 基於儲能原理穩定控制裝置及互聯電力系統的數學模型8
2.1 引言8
2.2 FPC的靜態等值電路8
2.3 FPC的工作方式及其能量傳遞關係11
2.4 多種坐標系中的儲能單元模型14
2.4.1 相關假設和參數14
2.4.2 三相靜止坐標系中的儲能單元模型15
2.4.3 坐標變換17
2.4.4 兩相坐標系中的儲能單元模型17
2.4.5 關於數學模型的討論19
2.5 使用暫態參數表示的儲能單元模型20
2.6 FPC的矢量勵磁控制21
2.6.1 三相VSC整流器的數學模型和控制策略22
2.6.2 三相VSC逆變器的數學模型和控制策略24
2.7 FPC的勵磁控制28
2.7.1 FPC的定子磁鏈定向控制28
2.7.2 FPC的轉速控制31
2.7.3 FPC勵磁控制系統的綜合31
2.8 小結33
第3章 基於儲能原理電力系統穩定控制裝置的運行特性分析34
3.1 引言34
3.2 FPC運行特性仿真分析34
3.2.1 FPC的基本運行特性的仿真研究35
3.2.2 FPC勵磁控制策略的性能比較38
3.2.3 考慮變頻器的仿真結果39
3.3 FPC的勵磁系統特性分析40
3.4 考慮轉子勵磁約束的FPC靜態運行極限43
3.4.1 轉子側電流限制43
3.4.2 轉子側電壓限制44
3.4.3 轉子側功率限制46
3.4.4 轉子側綜合限制46
3.5 FPC控制系統穩定性分析47
3.5.1 FPC的固有穩定性47
3.5.2 包含勵磁控制系統的FPC穩定性49
3.6 FPC穩態工作點的選取51
3.7 小結52
第4章 基於儲能原理電力系統穩定控制的數值分析53
4.1 基於SMES穩定控制系統的構成53
4.2 電流源型SMES的特性55
4.2.1 CSMES的基本原理55
4.2.2 CSMES工作特性的仿真分析56
4.3 電壓源型SMES的特性58
4.3.1 VSMES的工作原理58
4.3.2 VSMES的全時域仿真61
4.3.3 VSMES與CSMES的特性比較66
4.4 基於SMES穩定控制的可控變阻尼特性分析67
4.4.1 引言67
4.4.2 SMES可控變阻尼特性分析68
4.4.3 SMES系統可控變阻尼特性分析70
4.5 小結71
第5章 基於儲能原理電力系統穩定控制的理論基礎72
5.1 引言72
5.2 具有基於儲能原理電力系統控制器的電力系統73
5.3 儲能原理電力系統控制器的阻尼特性分析74
5.4 仿真驗證76
5.5 小結78
第6章 基於儲能原理電力系統穩定控制器的控制策略研究79
6.1 引言79
6.2 含基於SMES穩定控制裝置的電力系統模型80
6.2.1 SMES的模型80
6.2.2 含SMES的電力系統模型81
6.3 基於反饋線性化的SMES最優控制器83
6.3.1 非線性系統的反饋線性化83
6.3.2 SMES基於反饋線性化的最優控制84
6.3.3 仿真結果87
6.4 基於非線性PID的SMES控制89
6.4.1 非線性PID控制89
6.4.2 SMES的非線性PID控制90
6.4.3 仿真結果91
6.5 小結94
第7章 基於超導磁儲能的電力系統穩定裝置樣機研究95
7.1 SMES的系統組成95
7.1.1 高溫超導磁體95
7.1.2 低溫系統和電流引線96
7.1.3 功率調節系統96
7.1.4 監控系統99
7.2 SMES磁體的設計及研制100
7.2.1 高溫超導線材100
7.2.2 高溫超導磁體設計100
7.2.3 高溫超導磁體的漏磁場分析102
7.2.4 高溫超導磁體熱穩定性分析105
7.2.5 高溫超導磁體的製作108
7.3 SMES的基本特性實驗109
7.3.1 實驗用數據采集系統109
7.3.2 系統冷卻109
7.3.3 超導磁體通流特性111
7.3.4 SMES的功率調節特性112
7.4 SMES抑制電力系統功率振蕩的動模實驗113
7.5 超導磁體動態溫度特性115
7.5.1 直流充磁試驗中磁體的溫度特性115
7.5.2 開環功率調節試驗中磁體的溫度特性116
7.5.3 動模試驗中磁體的溫度特性120
7.6 小結121
第8章 基於飛輪儲能原理的電力系統穩定控制裝置樣機研究122
8.1 飛輪儲能系統的總體結構122
8.2 儲能調相電機的研制124
8.3 交流勵磁用變頻器樣機的研制125
8.3.1 變頻器樣機的主電路參數126
8.3.2 整流器和逆變器控制系統的設計127
8.3.3 轉子位置檢測127
8.3.4 定子磁鏈角的獲取128
8.4 監控系統128
8.4.1 監控系統的功能和總體結構128
8.4.2 監控系統的各功能模塊130
8.4.3 監控系統的通信網絡和數據交換132
8.4.4 監控系統的通信協議133
8.4.5 監控系統的狀態錄波功能135
8.4.6 上位機監控軟件136
8.5 控制系統的實驗研究137
8.5.1 FPC樣機的起動實驗137
8.5.2 FPC研究的功率調節實驗138
8.6 小結139
第9章 基於儲能原理電力系統穩定控制的實用性研究140
9.1 基於FPC的電力系統阻尼特性分析140
9.1.1 系統分析模型140
9.1.2 含FPC的電力系統阻尼特性分析145
9.2 基於FPC的電力系統穩定控制150
9.3 利用FPC抑制湖北電網功率振蕩研究153
9.3.1 PSASP環境下的FPC建模153
9.3.2 采用FPC抑制聯絡線功率振蕩的研究155
9.4 小結158
第10章 儲能系統在電力系統中的其他應用探討159
10.1 基於SMES的電流控制器159
10.1.1 電流控制器的工作原理159
10.1.2 限制短路電流的特性分析161
10.1.3 動態潮流控制特性分析163
10.1.4 電流控制器技術可行性分析167
10.2 基於SMES的雙饋風力發電勵磁系統173
10.2.1 系統工作原理173
10.2.2 系統控制方案175
10.2.3 仿真分析180
10.3 在獨立電力系統中SMES的一機多職應用184
10.3.1 獨立電力系統特性184
10.3.2 SMES一機多職概念185
10.3.3 SMES磁體三種不同功能的實現方式185
10.4 其他應用方式探討187
10.4.1 電力系統狀態診斷187
10.4.2 超導限流一儲能系統188
10.4.3 儲解系統在微網中的綜合應用191
10.5 小結192
第11章 結論193
參考文獻195