传统直流送端系统与火电机组轴系扭振机理及特性研究

发布时间：2020-11-09 08:37

　　 我国能源丰富地区和能源消耗地区分布极不均匀,长距离大规模输电符合电力系统发展的实际需求。近年来,传统高压直流输电工程(Line-Commutated Converter High Voltage Direct Current,HVDC)在我国电力系统中迅猛发展,越来越多的直流工程已经投入运行。然而,当传统直流输电送端系统换流站近电气距离存在火电机组时,在某些系统工况下潜在发生不稳定轴系扭振相互作用的风险,即发电机组轴系次同步振荡现象,可能损坏发电机的大轴,严重影响电力系统的稳定性。本文对传统直流输电送端系统与火电机组轴系扭振相互作用的机理和特性进行了一定的分析。首先,介绍了火电经传统直流输电系统送出系统的扑结构和系统各装备的工作原理,包括了发电机电气部分、轴系部分的组成和工作原理,传统直流输电系统的工作原理,分析了传统直流输电系统的典型控制策略。然后,介绍了运动方程和时间尺度的概念,分析了直流电流控制时间尺度与次同步频段的关系。基于幅相运动方程的建模思路,在直流电流控制时间尺度下建立了同步机小信号模型和传统直流输电系统的运动方程模型,并整合了发电机交流网络、传统直流送端交流系统和公共交流电网,得到了系统完整的线性化模型。通过时域仿真法验证了所建立直流电流控制时间尺度同步机小信号模型和传统直流运动方程的准确性和正确性。最后,介绍了基于自稳性/致稳性相互作用分析法,并站在同步发电机的视角,推导了发电机的自稳性/致稳性传递函数,得到发电机的自稳性/致稳性阻尼表达式。分析了LCC-HVDC送端系统交流电网强度,直流输电功率以及整流侧控制器参数对传统直流送端系统与轴系扭振相互作用的影响规律,并采用时域仿真法验证了分析结论。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM712
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景和意义
    1.2 次同步振荡概念和分析方法
    1.3 传统直流输电系统次同步振荡问题研究现状
    1.4 本文主要研究内容
2 火电经LCC-HVDC送出系统的拓扑结构及其工作原理
    2.1 火电经LCC-HVDC送出系统的拓扑结构
    2.2 火电机组数学模型
    2.3 LCC-HVDC工作原理及控制策略
    2.4 本章小结
3 火电经LCC-HVDC送出系统的小信号建模
    3.1 运动方程和时间尺度的定义
    3.2 火电机组小信号建模
    3.3 LCC-HVDC小信号建模
    3.4 系统交流网络整体模型
    3.5 整合线性化模型及其时域仿真验证
    3.6 本章小结
4 LCC-HVDC送端系统与火电机组相互作用分析
    4.1 基于自稳性/致稳性的相互作用分析法概述
    4.2 同步机自稳性/致稳性传递函数推导
    4.3 LCC-HVDC送端系统与火电机组相互作用分析
    4.4 时域仿真验证
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
附录1
附录2

【参考文献】

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本文编号：2876165