目錄
序
前言
英文縮略語簡列
第1章 緒論 1
1.1 交、直流輸電系統(tǒng)的誕生與發(fā)展 1
1.1.1 靈活交流輸電系統(tǒng) 4
1.1.2 緊湊型交流輸電方式 4
1.1.3 直流輸電系統(tǒng) 5
1.2 分頻輸電系統(tǒng)的研究歷程 6
1.2.1 分頻輸電系統(tǒng)的提出與發(fā)展 6
1.2.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 9
1.3 分頻輸電系統(tǒng)的應用前景 12
參考文獻 14
第2章 分頻輸電系統(tǒng)的基本原理 16
2.1 交流輸電架空線路的功率傳輸特性 16
2.1.1 交流遠距離輸電線路基本方程 16
2.1.2 輸送功率與電氣距離的關系 18
2.1.3 補償容量的確定及與頻率的關系 20
2.2 交流輸電電纜線路的功率傳輸特性 21
2.2.1 海纜的輸送能力 21
2.2.2 電纜的有效輸送容量 22
2.3 分頻輸電系統(tǒng)的優(yōu)化規(guī)劃模型 25
2.3.1 規(guī)劃模型目標函數(shù) 25
2.3.2 規(guī)劃模型約束條件 26
2.3.3 某海上風電分頻并網(wǎng)規(guī)劃算例分析 30
參考文獻 33
第3章 分頻輸電系統(tǒng)的動態(tài)模擬實驗 35
3.1 分頻輸電系統(tǒng)動態(tài)模擬實驗系統(tǒng)的構成 35
3.1.1 實驗系統(tǒng)的構成及模擬比例 35
3.1.2 分頻發(fā)電機組 36
3.1.3 分頻升壓變壓器 38
3.1.4 模擬輸電線路 38
3.1.5 其他元件 40
3.2 基于三倍頻變壓器的分頻輸電系統(tǒng)實驗 40
3.2.1 三倍頻變壓器基本原理 40
3.2.2 三相三倍頻變壓器的結構設計 40
3.2.3 三相三倍頻變壓器的參數(shù)設計 43
3.2.4 有限元仿真及動態(tài)模擬實驗驗證 44
3.3 基于周波變換器的分頻輸電系統(tǒng)實驗 49
3.3.1 周波變換器的主電路參數(shù)計算與設備選型 49
3.3.2 控制系統(tǒng)設計 52
3.3.3 動態(tài)模擬實驗驗證 53
3.4 基于M3C的分頻輸電系統(tǒng)實驗 56
3.4.1 M3C的主電路參數(shù)計算與設備選型 56
3.4.2 實驗平臺控制系統(tǒng)設計 59
3.4.3 動態(tài)模擬實驗驗證 59
3.5 新能源分頻發(fā)電與送出系統(tǒng) 64
3.5.1 中國電科院張北試驗基地實證平臺簡介 64
3.5.2 M3C功能驗證 65
3.5.3 中國電科院張北試驗基地實驗驗證 67
參考文獻 69
第4章 分頻輸電系統(tǒng)的關鍵設備 71
4.1 分頻輸電系統(tǒng)的電源 71
4.1.1 常規(guī)能源遠距離外送場景下的同步發(fā)電機 71
4.1.2 大規(guī)模新能源外送場景下的旋轉電機與機端換流器 73
4.2 分頻輸電系統(tǒng)的變頻裝置 75
4.2.1 鐵磁型變頻裝置 75
4.2.2 電力電子型變頻裝置 85
4.3 其他分頻設備 100
4.3.1 分頻斷路器 100
4.3.2 分頻變壓器 103
4.4 主要電氣設備的頻率特性分析 106
4.4.1 分頻斷路器 106
4.4.2 分頻變壓器 113
4.4.3 長距離海底電纜 117
參考文獻 134
第5章 分頻輸電系統(tǒng)運行分析 138
5.1 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)潮流計算 138
5.1.1 分頻輸電系統(tǒng)周波變換器穩(wěn)態(tài)模型 138
5.1.2 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)潮流計算方法 145
5.1.3 算例分析 154
5.2 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算 165
5.2.1 分頻輸電系統(tǒng)周波變換器暫態(tài)模型 165
5.2.2 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定計算方法 168
5.2.3 算例分析 172
5.3 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定計算 176
5.3.1 分頻輸電系統(tǒng) M3C 小信號模型 176
5.3.2 含分頻輸電系統(tǒng)的電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析 179
5.3.3 基于粒子群算法的參數(shù)優(yōu)化策略 185
5.3.4 算例分析 186
參考文獻 191
第6章 分頻輸電系統(tǒng)的控制 192
6.1 基于 M3
C 的分頻輸電系統(tǒng)控制策略 192
6.1.1 基于雙 dq 坐標變換的數(shù)學模型 192
6.1.2 M3C 的控制策略設計 194
6.1.3 故障穿越控制技術 206
6.1.4 仿真驗證 220
6.2 分頻輸電系統(tǒng)參與電網(wǎng)的頻率控制 226
6.2.1 向電網(wǎng)提供慣性支撐 227
6.2.2 參與電網(wǎng)的頻率調(diào)整 231
6.2.3 仿真驗證 237
6.3 分頻輸電系統(tǒng)參與電網(wǎng)的電壓控制 240
6.3.1 無功電壓下垂特性 240
6.3.2 電壓控制 242
6.3.3 仿真驗證 246
6.4 多端分頻輸電系統(tǒng) 248
6.4.1 多端分頻輸電系統(tǒng)的拓撲結構 249
6.4.2 多端分頻輸電系統(tǒng)的控制策略 250
6.4.3 仿真驗證 255
參考文獻 259
第7章 分頻輸電技術的應用 261
7.1 海上風電場送出系統(tǒng) 261
7.1.1 海上分頻輸電系統(tǒng)概述 263
7.1.2 可行性分析 263
7.2 陸上可再生水/風/光電場送出系統(tǒng) 268
7.2.1 水電分頻送出系統(tǒng) 269
7.2.2 陸上風電分頻送出系統(tǒng) 272
7.3 工頻線路降頻增容改造系統(tǒng) 275
7.3.1 分頻擴容輸電系統(tǒng) 276
7.3.2 海島分頻互聯(lián)系統(tǒng) 280
參考文獻 284
第8章 研究展望 286
8.1 分頻輸電的深化研究 287
8.1.1 分頻輸電系統(tǒng)的頻率優(yōu)選確定 287
8.1.2 分頻電源的研制 288
8.1.3 分頻輸電系統(tǒng)設備的研制 289
8.1.4 分頻輸電系統(tǒng)的運行與控制問題 290
8.2 多端分頻輸電與組網(wǎng) 291
8.3 多頻率電力系統(tǒng)展望 293
參考文獻 295