摘 要：文章研究了天广交直流混联系统中天广直流双侧频率功率调制对改善该混联系统暂态稳定性的作用，并做了基于实际系统运行方式的仿真实验，仿真结果表明，直流功率调制对减小系统第1个摇摆稳定峰值的效果比较明显；还基于典型两机系统的非线性直流调制控制器，构建了天广交直流混联系统的非线性直流调制控制器，并做了将其应用于实际系统的仿真实验。经综合比较得知，两种调制方式在改善系统的暂态稳定性方面的效果是相近的，且常规的双侧频率功率调制对电网运行的适应性更好。
关键词：交直流混联系统；直流调制；暂态稳定性；非线性控制；电力系统
1 引言
直流输电（HVDC）系统功率调制技术可用于提高电力系统的稳定性，该技术已被成功应用于提高交直流混联系统的功率传输能力[1>及所联交流系统的暂态稳定性[2>。天广（天生桥—广州）±500 kV HVDC单极工程已于2000年12月投入运行，双极已于2001年6月全部投入运行，这标志着我国第1个超高压大容量交直流混联运行电力系统正式形成[3>。天广交直流混联系统接线及其正常潮流分布如图1所示。
本文研究了天广交直流混联系统中天广直流双侧频率功率调制对改善该混联系统暂态稳定性的作用，还基于典型两机系统的非线性直流调制控制器，构建了天广交直流混联系统的非线性直流调制控制器，并做了将其应用于实际系统的仿真实验，以便与原有的双侧频率功率调制效果进行比较。
2 天广直流调制的原理
天广HVDC具有双侧频率功率调制功能[4>，该调制以整流侧某一母线及逆变侧某一母线的频率偏差作为输入信号（天广HVDC双侧频率调制信号取自天生桥换流站220kV母线和广州换流站220kV母线），然后分别经微分、滤波、导前补偿、陷波滤波和放大环节加以合成，再经限幅器后将其输出调节信号Pmod作为附加功率控制信号与功率控制指令信号进行综合，从而对直流输出功率进行控制，达到改善交直流混联系统稳定性的目的。双侧频率功率调制的原理如图2所示。图2中，Td1、Td2为微分环节时间常数，s，该环节用于产生超前相位；Tf1、Tf2为滤波器时间常数，s；e1、e2为引导补偿因子；K1、K2为调制增益；A1、A2、B1、B2、C1、C2、D1、D2为陷波滤波器参数；这些参数的取值分别与表1中的Td、Tf、e、K、A、B、C、D相同；下标1、2分别代表整流侧和逆变侧；Pmax和Pmin起限幅作用。上述参数，特别是K对交直流系统并联运行的稳定性有较大影响，由于控制系统的非线性，这些参数不能通过解析法得到，必须采用动态仿真程序对每一特定系统的参数优化进行深入细致的研究[5>。经大量计算分析得知，表1中的调制参数可对系统有较好的调制效果。
3 天广交直流混联系统直流调制仿真实验
本文基于天广交直流混联系统的实际正常运行方式建立了仿真系统，其潮流分布如图1所示。采用NETOMAC传真软件分别在退出和投入功率调制情况下，对系统运行中可能发生的数十种故障情况进行了时域仿真实验。图3为由仿真计算得到的天生桥—平果交流双回线路中的一回线路在天生桥侧发生三相短路故障后天生桥二极发电厂的发电机功角摇摆曲线。在功率调制的作用下，第1摆的峰值相位由没有直流功率调制时的132.2°降为110.8°，这表明直流功率调制对稳定系统第1摆峰值有明显作用。而快速响应的励磁系统通常只能降低第1摇摆角度几度[6>。图4为上述故障发生后天广直流功率的动态变化，由于直流功率调制的作用，在故障切除后20~100ms内直流系统提供的功率比没有调制时多100MW左右，这个容量为改善第1摆峰值的暂态稳定性做了准备。图5、6分别为另一回天生桥—平果线的有功功率、平果变电站母线电压的动态变化，由图5、6可见，在直流功率调制的作用下，系统的功率振荡得以快速抑制，系统电压也迅速恢复至正常状态。
