电力系统主干网络潮流规模的增大,主要受限于开关等装置的短路电流,因此增大传输容量通常使用高电压等级以降低短路电流。电网提高输电电压扩大输电规模形成长距离电能输送,为偏远江河流域新建的大型水电站的电能外送提供了条件。大型水电站的外送潮流较大,采用直流超高压输电方式进行远距离输送时,水电站与换流站所构成的送端交流网络与负荷中心主网络直接连接,通常因直流输电系统与水电站同步新建,该送端网络与已有交流系统间连接薄弱,这种情况给整个网络的暂态稳定带来较大影响。在送端交流网络与主网络存在交流弱连接的情况下,直流系统因故障造成极闭锁或线路退出运行,大功率的潮流将发生转移,从交流弱连接处冲击已有的交流系统并导致其失稳,严重影响电网的安全稳定运行。因此,为减少交、直流系统的相互影响,大功率直流系统的送端交流网络必须考虑断开与主网络的交流连接,送端交流网络直接经直流输电连接至主网络,形成大功率直流输电的送电侧孤岛态。大功率直流输电的送电侧孤岛态,与常规交流互联系统差异较大,除需要可靠的安稳措施来保证故障稳定外,还存在着动态过程中的过电压、无功平衡、频率波动、谐波阻抗变化、电站站用电可靠性、机网协调等一系列问题。本文针对大功率直流输电背景下送电侧孤岛态时,送电侧电源点即水电站内频率、电压的控制结构开展研究,主要内容为直流系统完全停运类暂态故障后,原动机调速系统及发电机励磁调节系统进行频率、电压快速调节稳定的策略与方法,具体研究方面包括同步发电机快速并网恢复、原动机动态调节的振荡抑制、频率快速响应及稳定、过电压水平计算、电压调节以及动态过程分析等,研究方法为基于RTDS仿真系统进行的混合模型仿真和原型机模拟试验。研究重点包括以下几点：(1)定义送端交流网络孤岛态与联网态,根据送端网络内各部位的参数计算该网络的有效短路比、无功平衡以及过电压水平、自激磁等初始条件并校核,研究得到直流系统停运后送端网络的频率、电压动态过程,给出该网络处直流系统的频率调整与电压调节措施。(2)在RTDS仿真系统中完成送电侧电源点内原动机调速系统与发电机励磁调节系统实际控制设备的模型建模与辨识,并以该模型为基础基于建模相似定理建立数字模型,两种模型结构同步运行于仿真系统内,构成电源点水电站全部机组的频率、电压控制模型,继续将水电站外送的直流通道及交流联络通道在仿真系统中等值,得到与实际送端网络系统完全一致的数学模型。(3)基于已建立的送端网络数学模型的仿真运算,对送电侧孤岛态时调速系统频率及功率的控制策略进行研究,给出了稳态状况下原动机频率调节与直流FLC配合的目标函数,以及实现暂态状况下频率控制快速响应的逻辑改进方程式与目标函数组。同时分析了原动机调节系统响应频率阶跃或时变时,对相邻机组产生弱收敛调节干涉振荡的原因,设计了控制系统校正器加速振荡收敛直至稳定。(4)考虑到送电侧孤岛态下系统稳控策略切除发电机组的需要,研究了电源点同步发电机快速并网恢复的控制方法,给出了实现该方法的控制系统数学模型与传递函数改进环节,设计了顺序控制流程,通过现场试验验证研究得到的方法,并分析了参数选取对实现方法的重要性。(5)基于对RTDS系统内的混合模型仿真,给出了电压控制的优化策略方程式,改进调节系统传递函数的多个非线性环节,仿真系统的时域性能指标以及原型机试验验证了策略的有效性。