次同步振蕩抑制裝置及其控制策略研究.pdf

1、交流線路的串聯(lián)補償技術(shù)和直流輸電技術(shù)是增加電網(wǎng)遠距離輸電容量和提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的經(jīng)濟有效方法,但這兩種方法都有可能引起次同步振蕩(SSO)問題,對發(fā)電機軸系造成損害。隨著“十二五”期間我國西部大型能源基地的不斷建設(shè),大量電力的送出勢必需要更多的串聯(lián)補償交流線路和直流輸電線路投入運行,可以預(yù)料電力系統(tǒng)次同步振蕩問題將會更加突出。本文正是在這一背景下,對電力系統(tǒng)次同步振蕩的抑制裝置及其控制策略進行了研究,研究的主要內(nèi)容如下:
　　

2、 (1)介紹了測試信號法的原理及具體實現(xiàn)方法。通過分別計算出系統(tǒng)的電氣阻尼和機械阻尼系數(shù)來判斷系統(tǒng)次同步振蕩的穩(wěn)定性?；诩尤隩CSC的IEEE次同步諧振(SSR)第一標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng),使用Prony方法分析時域仿真曲線,將辨識得到的模態(tài)阻尼與測試信號法分析結(jié)果進行比較,驗證了測試信號法的有效性。將測試信號法擴展應(yīng)用于多機系統(tǒng)的次同步振蕩分析,通過對單廠多機系統(tǒng)各種運行工況的計算和分析,給出了一套適用于多機系統(tǒng)次同步振蕩分析的測試信號法應(yīng)用

3、準(zhǔn)則。
　　 (2)研究了使用晶閘管控制的串聯(lián)補償電容器(TCSC)抑制次同步振蕩及附加阻尼控制器設(shè)計方法。介紹了TCSC的基本構(gòu)造和運行原理,通過電氣阻尼特性分析表明TCSC和固定串補的組合串補方式無法完全阻止次同步振蕩的發(fā)生。針對此問題,基于相位補償原理設(shè)計了了CSC的附加阻尼控制器.通過對發(fā)電機轉(zhuǎn)速差信號進行適當(dāng)?shù)姆糯蠛鸵葡?產(chǎn)生附加控制信號來調(diào)節(jié)TCSC的觸發(fā)角,使TCSC能夠在整個次同步頻段提供正的電氣阻尼來抑制次同步

4、振蕩。最后通過基于IEEE SSR第一標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的頻域和時域仿真驗證了所設(shè)計的TCSC附加控制器的有效性.
　　 (3)使用了基于電壓源換流器(VSC)的新型串聯(lián)補償裝置-靜止同步串聯(lián)補償器(SSSC)來抑制次同步振蕩。研究了SSSC基本運行原理和控制方法,分析了不同容量的SSSC的電氣阻尼特性。設(shè)計了通帶內(nèi)低相移的扭振模式帶通濾波器,通過帶通濾波器對系統(tǒng)每個扭振模式分別進行相位補償,使SSSC能夠在所有扭振頻率附近提供正的電

5、氣阻尼,達到抑制次同步振蕩的目的?；诟倪M的IEEE次同步諧振第一標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明,所設(shè)計的SSSC次同步振蕩多模式阻尼控制器能夠阻止發(fā)電機和線路之間次同步振蕩的產(chǎn)生。
　　 (4)對門極控制串聯(lián)電容器(GCSC)在抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩方面的應(yīng)用進行了研究。介紹了GCSC的結(jié)構(gòu)及基本控制原理,分析了GCSC穩(wěn)態(tài)運行特性。對基于GCSC的各種不對稱串補結(jié)構(gòu)抑制SSO的能力做了相關(guān)研究,并采用測試信號法求取電氣阻尼來展示

6、不對稱串補結(jié)構(gòu)緩解SSO的效果。針對單相GCSC設(shè)計了次同步振蕩阻尼控制器,在成功抑制次同步振蕩的同時,減少了工程費用。
　　 (5)提出了一種基于附加勵磁阻尼控制器(SEDC)和感應(yīng)電機阻尼器(IMDU)的組合式次同步振蕩抑制方案。SEDC通過對發(fā)電機轉(zhuǎn)速信號的反饋控制持續(xù)地提供阻尼,能夠抑制穩(wěn)態(tài)和小擾動時SSO的發(fā)生；在系統(tǒng)受到大擾動后,通過加裝在發(fā)電機軸系一端的IMDU來抑制故障時的暫態(tài)力矩放大。首先分析了SEDC控制器的