直流受端电网直流闭锁后频率电压协同紧急控制策略
直流受端电网直流闭锁后频率电压协同紧急控制策略
摘要
随着特高压直流输电工程的大规模建设，多直流馈入受端电网呈现出“强直弱交”的突出特征。直流闭锁故障导致受端电网出现大功率缺额，引发频率快速跌落和电压严重下降的双重安全威胁。抽水蓄能电站作为重要的快速调节资源，在直流闭锁后增发功率对频率稳定具有积极作用，但增发功率的潮流转移效应会进一步恶化受端电压水平，加剧低压问题。针对这一矛盾，本文深入分析了直流闭锁后受端电网频率和电压的耦合变化机理，系统阐述了抽蓄增发加重电压问题的内在机制。在此基础上，建立了考虑抽蓄、储能、同步机、风电、光伏和可中断负荷等多类调频资源的统一数学模型，提出了频率-电压协同紧急控制策略。通过两阶段优化方法，在保障频率安全的同时，构建电压安全约束，实现多资源协调优化决策。最后，基于Python编写了完整的仿真程序，包括发电机摇摆方程求解、频率响应仿真、电压计算和多资源协调优化等模块，并通过算例验证了所提策略的有效性。仿真结果表明，所提出的协同控制策略能够在保障频率安全的前提下有效抑制电压过度跌落，实现频率与电压的综合控制。
关键词：直流闭锁；受端电网；频率紧急控制；电压稳定；抽水蓄能；多资源协调；两阶段优化
一、引言
1.1 研究背景与意义
“双碳”目标驱动下，我国正加速构建以新能源为主体的新型电力系统。特高压直流输电工程的大规模投运实现了跨区域大规模电力的远距离输送，但同时也使受端电网面临严峻的安全稳定挑战。截至2023年底，中国风电、光伏装机容量分别达到440 GW和610 GW，