電力系統(tǒng)次同步振蕩抑制技術(shù)研究.pdf

1、隨著西電東送規(guī)劃的深度實(shí)施，遠(yuǎn)距離大容量輸電勢在必行。為提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和線路輸送能力，將更加廣泛地應(yīng)用串聯(lián)電容補(bǔ)償和直流輸電系統(tǒng)，由此而可能引發(fā)的次同步振蕩問題必然成為電網(wǎng)安全運(yùn)行不容忽視的問題。因此，研究電力系統(tǒng)次同步振蕩的抑制技術(shù)具有明顯的工程應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。本文針對幾種典型的抑制方案，提出新的理念和設(shè)計(jì)方法，并采用電氣阻尼分析及仿真驗(yàn)證相結(jié)合的研究手段，分別研究了各方案對抑制發(fā)電機(jī)組次同步振蕩的作用效果。研究的主要內(nèi)容如下

2、： (1)提出了描述機(jī)組扭振相互作用強(qiáng)度的扭振相互作用系數(shù)(TIF)，作為評估機(jī)組間扭振相互作用是否存在的一個(gè)指標(biāo)。通過時(shí)域仿真的方法對多機(jī)系統(tǒng)中同步發(fā)電機(jī)組間的扭振相互作用進(jìn)行了分析和驗(yàn)證。仿真分析結(jié)果驗(yàn)證了人們多年來對機(jī)組間扭振相互作用問題的一些共識，為研究SSO問題的系統(tǒng)簡化提供了依據(jù)，為復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。 (2)介紹了貫穿全文分析SSO問題的研究方法即測試信號法的具體實(shí)現(xiàn)及其應(yīng)用領(lǐng)域?；谕锌送须姀S的

3、實(shí)際工程，采用計(jì)算電氣阻尼頻率特性與時(shí)域仿真相結(jié)合的方法，對托克托電廠四期串補(bǔ)送出的次同步諧振問題進(jìn)行了全面、深入的計(jì)算和分析，計(jì)算分析所得結(jié)果對托克托電廠四期串補(bǔ)送出方案設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)作用，同時(shí)也展現(xiàn)了測試信號法易于實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)及其在工程應(yīng)用中的優(yōu)勢。 (3)基于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提出用于抑制次同步振蕩的方案。分析了幾種典型的勵(lì)磁系統(tǒng)和PSS在沒有附加控制下對發(fā)電機(jī)組次同步電氣阻尼的影響。在此基礎(chǔ)上提出通過設(shè)計(jì)PSS的相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)以緩

4、解次同步振蕩的方案，電氣阻尼計(jì)算結(jié)果表明這種方案在一定程度上能夠起到緩解次同步振蕩的作用，但其能力不能絕對化。針對附加勵(lì)磁系統(tǒng)阻尼控制器(SEDC)進(jìn)行分析，提出基于相位補(bǔ)償原理的設(shè)計(jì)方案，電氣阻尼分析及時(shí)域仿真均驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的SEDC對抑制發(fā)電機(jī)次同步振蕩的有效性。 (4)建立了考慮具體開關(guān)過程的TCSC時(shí)域仿真模型，基于IEEE SSR 的第一標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)，將其中的部分固定串補(bǔ)電容改造為可控串補(bǔ)，分別研究了開環(huán)控制和定電流(

5、CC)、定功率(CP)以及功率阻尼振蕩(POD)這三種不同閉環(huán)控制方式下TCSC觸發(fā)角和控制器參數(shù)對電氣阻尼特性的影響，為TCSC的設(shè)計(jì)和運(yùn)行避免SSO提供了參考。 (5)針對SVC裝置在抑制次同步振蕩方面的應(yīng)用進(jìn)行了全面的研究。對SVC抑制SSO的基本工作原理、控制策略及容量的估計(jì)方法進(jìn)行了總結(jié)。在此基礎(chǔ)上，建立了SVC的真實(shí)時(shí)域仿真模型，設(shè)計(jì)了專門抑制SSO的比例型控制器，電氣阻尼分析及時(shí)域仿真結(jié)果均表明SVC能有效地抑制S

6、SO。通過具體的工程實(shí)例，進(jìn)一步驗(yàn)證了SVC在抑制SSO方面的有效性。 (6)基于dq同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下SSSC的數(shù)學(xué)模型，提出電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制策略。建立了SSSC的仿真模型，包括具體開關(guān)元件及其雙環(huán)控制器，通過時(shí)域仿真驗(yàn)證了此控制系統(tǒng)的有效性。基于IEEE次同步諧振第一標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)，考慮僅由固定電容提供補(bǔ)償以及其中一部分由SSSC提供補(bǔ)償?shù)膬煞N串補(bǔ)方案，通過電氣阻尼分析SSSC對發(fā)電機(jī)組次同步阻尼特性的影響。