電力系統(tǒng)次同步振蕩分析與抑制若干問(wèn)題研究.pdf_第1頁(yè)
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1、交流輸電線路采用串聯(lián)電容補(bǔ)償和高壓直流輸電(HVDC)是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大容量電力傳輸?shù)膬煞N主要方式,對(duì)解決我國(guó)能源資源分布不平衡問(wèn)題具有重要意義。然而,采用以上兩種輸電方式均有可能引發(fā)電力系統(tǒng)的次同步振蕩(SSO),對(duì)發(fā)電機(jī)組軸系造成損害。當(dāng)多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行時(shí),機(jī)組間相互影響,其次同步振蕩特性更為復(fù)雜;由于電力系統(tǒng)運(yùn)行方式多變,對(duì)次同步振蕩抑制措施的適應(yīng)性等也提出了更高要求。在此背景下,本文對(duì)電力系統(tǒng)次同步振蕩的分析與抑制若干問(wèn)題進(jìn)行了

2、研究,主要工作如下:
  (1)研究了直流輸電系統(tǒng)整流站附近多臺(tái)發(fā)電機(jī)組并列運(yùn)行時(shí)的機(jī)組次同步振蕩特性和用于抑制多機(jī)系統(tǒng)次同步振蕩的次同步阻尼控制器(SSDC)輸入信號(hào)選擇方法。對(duì)不同型雙機(jī)并列系統(tǒng)在兩機(jī)組的共有自然頻率下進(jìn)行了振蕩模式分析,進(jìn)而研究了振蕩發(fā)生時(shí)兩機(jī)組共有自然頻率下轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)的相位關(guān)系。在此基礎(chǔ)上,提出了在SSDC輸入信號(hào)中消除異模分量的方法,從而實(shí)現(xiàn)模式分離。理論分析和時(shí)域仿真表明,實(shí)現(xiàn)模式分離后,單臺(tái)SSDC

3、可同時(shí)有效抑制多臺(tái)機(jī)組的次同步振蕩。
  (2)研究了采用機(jī)組輸出電磁功率信號(hào)代替其轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)作為SSDC的輸入信號(hào)時(shí)SSDC的設(shè)計(jì)原理和方法。分析了振蕩發(fā)生時(shí),在各個(gè)振蕩模式下,機(jī)組轉(zhuǎn)速偏差、附加電磁轉(zhuǎn)矩、電磁功率偏差等信號(hào)間的相位關(guān)系;在此基礎(chǔ)上,研究了SSDC采用電磁功率信號(hào)作為輸入信號(hào)時(shí),為保證在各個(gè)機(jī)組扭振自然頻率下向機(jī)組提供附加正阻尼,其控制器結(jié)構(gòu)和參數(shù)的選取方法和流程。通過(guò)一個(gè)包含直流輸電系統(tǒng)的典型算例,利用復(fù)轉(zhuǎn)矩

4、系數(shù)法和時(shí)域仿真法,驗(yàn)證了所述的采用電磁功率信號(hào)作為輸入信號(hào)的SSDC的有效性。
  (3)研究了加裝于機(jī)組軸系、用于抑制機(jī)組次同步振蕩的感應(yīng)電機(jī)阻尼器(IMDU)在次同步頻率范圍內(nèi)的附加電氣阻尼特性。對(duì)僅根據(jù)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)差率曲線來(lái)分析IMDU動(dòng)態(tài)特性的局限性進(jìn)行了說(shuō)明。之后,從描述感應(yīng)電機(jī)的動(dòng)態(tài)方程組出發(fā),推導(dǎo)了在振蕩頻率變化時(shí)IMDU提供的附加電氣阻尼的解析計(jì)算方法,并經(jīng)與測(cè)試信號(hào)法的結(jié)果相比較,驗(yàn)證了該方法的準(zhǔn)確性。這一計(jì)算方法

5、為研究提高IMDU次同步頻率范圍內(nèi)附加電氣阻尼的措施提供了理論基礎(chǔ)。同時(shí),通過(guò)對(duì)具有典型電氣參數(shù)的IMDU進(jìn)行附加電氣阻尼計(jì)算,揭示了如果不采取額外措施,IMDU可能呈現(xiàn)負(fù)阻尼,從而對(duì)次同步振蕩起惡化作用的可能性。
  (4)研究了提高IMDU在次同步頻率范圍內(nèi)的附加電氣阻尼的三種措施,即電氣參數(shù)優(yōu)化、提高額定頻率和采用主動(dòng)阻尼控制環(huán)節(jié)。采用遺傳算法對(duì)IMDU的電氣參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,從而使其電氣阻尼得到提高,避免了負(fù)阻尼的出現(xiàn);通過(guò)

6、提高IMDU的額定頻率,并相應(yīng)提高其定子繞組極對(duì)數(shù)的方法,可使其電氣阻尼獲得較大程度的提高,同時(shí),用于向IMDU供電的電壓源型逆變器可在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí),向IMDU提供穩(wěn)定的供電電壓,進(jìn)一步保證其可靠性和有效性;通過(guò)在IMDU供電逆變器應(yīng)用主動(dòng)阻尼控制環(huán)節(jié),即引入從轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)到逆變器輸出供電電壓波形的反饋通道,進(jìn)一步提高IMDU的附加電氣阻尼。通過(guò)對(duì)IEEE次同步振蕩第一標(biāo)準(zhǔn)模型的特征值分析和復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析及對(duì)IEEE次同步振蕩第一、第

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