1、高壓直流輸電(HVDC)因其經(jīng)濟(jì)性和快速靈活、高度可控的特點，在大型能源基地向負(fù)荷中心的遠(yuǎn)距離輸電中應(yīng)用非常廣泛。若高壓直流輸電運(yùn)行時的送端系統(tǒng)主要由火電機(jī)組（群）組成而與交流主網(wǎng)無電氣聯(lián)系，則稱為火電直流孤島運(yùn)行，該系統(tǒng)則稱為直流孤島送出系統(tǒng)。直流孤島送出系統(tǒng)有效短路比和轉(zhuǎn)動慣量小，系統(tǒng)承受擾動能力較弱，存在著頻率穩(wěn)定、過電壓、次同步振蕩等一系列技術(shù)問題，造成機(jī)組全停和直流閉鎖的可能性大大增加，給含大量熱力生產(chǎn)過程的火電直流孤島運(yùn)行穩(wěn)

2、定控制、系統(tǒng)和設(shè)備安全及工程決策帶來了巨大的困難。
　　隨著我國國內(nèi)大型火電基地的集中開發(fā)和遠(yuǎn)距離外送以及國際電力能源的引進(jìn)，受當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)模、系統(tǒng)接入條件等因素限制，火電直流孤島系統(tǒng)研究和試驗的現(xiàn)實意義和重要性日益凸顯，而國內(nèi)外尚沒有火電直流孤島系統(tǒng)的運(yùn)行經(jīng)驗。以往對于直流孤島系統(tǒng)頻率穩(wěn)定的研究主要依賴于接入實際直流控制保護(hù)系統(tǒng)的實時仿真或采用詳細(xì)直流控制保護(hù)電磁暫態(tài)模型的離線仿真，采用窮舉法進(jìn)行交直流故障研究從而得到該系統(tǒng)的實際

3、控制效果，采用試探法進(jìn)行控制系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化，因而存在耗時長、投入成本高的問題，對于控制穩(wěn)定性結(jié)論和認(rèn)識存在盲區(qū)，無法從定性和定量兩方面真正指導(dǎo)工程實踐。
　　本文首先從基本物理概念出發(fā)，揭示了火電直流孤島系統(tǒng)頻率特性問題的物理本質(zhì)，對直流輸電系統(tǒng)、汽輪機(jī)組、伺服系統(tǒng)等分別進(jìn)行了簡化建模，降低了火電直流孤島系頻率控制閉環(huán)系統(tǒng)的階數(shù)，從而建立了等效的與實際系統(tǒng)特性一致的火電直流孤島系統(tǒng)傳遞函數(shù)模型，針對火電機(jī)組一次調(diào)頻、直流附加控制等

4、不同控制策略和參數(shù)配合，基于根軌跡分析進(jìn)行了火電直流孤島系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性研究及優(yōu)化控制系統(tǒng)參數(shù)，揭示孤島系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性機(jī)理。
　　考慮到電力系統(tǒng)和設(shè)備的安全性，實際運(yùn)行中的火電機(jī)組和直流系統(tǒng)的控制復(fù)雜性，本文以±500kV呼遼直流輸電工程孤島送出系統(tǒng)為例，建立了反映包括送端系統(tǒng)各發(fā)電機(jī)組、交流線路、直流系統(tǒng)等實際特性的詳細(xì)準(zhǔn)確電磁暫態(tài)仿真模型，通過交直流故障仿真分析，從三個方面研究揭示火電直流孤島系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵性問題，一是穩(wěn)態(tài)或正

5、常操作時滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)頻率控制指標(biāo)的要求，二是N-1故障等無安控措施下的火電直流孤島系統(tǒng)恢復(fù)能力及頻率波動范圍滿足機(jī)組設(shè)備等頻率控制要求，三是嚴(yán)重故障下配合安控措施的孤島系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性問題，并給出了不同控制參數(shù)及配合下的火電直流孤島系統(tǒng)運(yùn)行條件和運(yùn)行控制策略。
　　針對直流輸電工程建設(shè)發(fā)展過程產(chǎn)生的單臺火電機(jī)組與直流系統(tǒng)直接配合啟動的需求，考慮汽輪機(jī)組、直流系統(tǒng)等各方面設(shè)備的能力和安全問題，研究了二者配合啟動過程中由于響應(yīng)特性不

6、同而產(chǎn)生的頻率穩(wěn)定性問題。由于火電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時鍋爐及汽輪機(jī)的限制，很難在并網(wǎng)時初負(fù)荷從零直接提升配合啟動直流，因此論文從兩方面考慮，綜合解決直流啟動對火電機(jī)組并網(wǎng)初負(fù)荷的要求:一是采取措施進(jìn)一步降低直流啟動功率，另一方面提高機(jī)組帶初負(fù)荷的能力，并對不同汽輪機(jī)組控制器的啟動效果、機(jī)組與直流配合時間等方面進(jìn)行了仿真論證。
　　本文提出的研究方法為后續(xù)直流工程建設(shè)和運(yùn)行中可能出現(xiàn)的孤島運(yùn)行方式的選擇奠定了理論基礎(chǔ)，為未來大型火電基地的