交直流电力系统次同步振荡分析与抑制方法研究

 

    本文以交直流电力系统次同步振荡的分析及其抑制技术为研究重点,详细地分析了由串联补偿电容引起的电力系统次同步谐振和由高压直流输电系统引起的电力系统次同步振荡的机理。串补输电系统的次同步电气谐振,高压直流输电系统的直流闭环控制环节引起的负阻尼频带决定了系统次同步振荡的模态。运用基于时域仿真的复转矩系数法,全面分析了交直流电力系统的次同步电气阻尼特性。在此基础上,研究了静止无功补偿器抑制串补输电系统次同步谐振的原理与系统设计方法、直流附加阻尼控制器抑制高压直流输电系统次同步振荡的原理与控制系统参数整定方法,通过时域仿真验证了所设计的抑制装置原理的正确性。 通过建立交直流电力系统的数学模型,推导了系统在机电扭振互作用时,系统各环节状态量的次同步频率相互传递和转换关系,在频域中分析了系统次同步振荡的频率响应特性,为次同步振荡抑制装置的设计原理提供了理论基本。鉴于实际电力系统中的同一电厂有多台发电机组并列运行,本文建立了多机系统轴系间扭振互作用的数学模型,详细地分析了多机系统存在的共模和异模扭振频率及其振型,给出了标称相同机组等值为单机组的聚合方法。分析了发电机励磁系统对阻尼特性的影响,并研究了以转速偏差和加速功率为输入信号的电力系统稳定器对系统次同步振荡特性的作用,得出以转速偏差为输入信号的PSS与发电机轴系存在较严重的扭振互作用,指出在功率送出线路有串联电容补偿时,送端机组配备的PSS需要严格滤除次同步频率段的信号。 研究了静止无功补偿器抑制系统次同步谐振的原理及其产生与轴系扭振频率互补的次同步频率电流的基波电纳次同步频率调制方法,从系统电气阻尼角度分析了当SVC输出的次同步频率电流与发电机转速偏差反相位时,相同容量的SVC能产生最佳的阻尼效果。通过HVDC的快速控制特性,在其控制系统中加入直流附加阻尼控制器,在直流参考值上叠加与发电机组轴系扭振频率相同的信号,调制HVDC的直流功率,在不改变HVDC的动态响应特性和交直流侧特征谐波量的前提下,能抑制高压直流输电系统引起的次同步振荡。  

 

 

【文章页数】：112 页

 

【学位级别】：硕士

 

【部分图文】：

 

图2一1线路串联补偿电容系统结构图

 

 

G(厂飞/图2一1线路串联补偿电容系统结构图如图2一1所示的线路串联补偿电容系统，当发电机组轴系上有一频率为。。的扰动时，发电机的功角△e和转速△。会有相应的次同步频率扰动分量。}△占一△“一“51·‘一，l△合=△夕=△山二A田;·cos（勿s‘）(2一l)当发电机组有励磁系统时可以维持发电机端电压恒定，在机电扭振互作用的过程中可以认为发电机的励磁磁链恒定，即召砰二石享=钾。。、*m。。、二。二、*一。。、一，、，、，二、，、。。。。{p少、=0_。、二。、。，山、石碑合始汉电利L目U义且i奋吧男以Z又正丁吧l坦r

图2一2IEEE第一标准模型发电机转矩频谱分析图

 

说明上述的转子、定子侧次同步频率扰动量的传递关系。当输电系统发生故障扰动后，轴系的次同步振荡被激发，其中振荡最严重的是轴系的第一扭振模态，发电机与低压缸质块间扭矩的DFT频谱分析图如图2一2所示。… … ....
 

 

图2一4交直流电力系统模型

 

020406080100120Frequeney(Hz)图2一 3IEEE第一标准模型机端电压频谱分析图由图2一3所示的IEEE第一标准模型的发电机转矩和机端电压的频谱分析，轴系的次同步状态量将通过转子和定子磁场的祸合作用，轴系的扭转振荡，在定子和电网络侧形成互补的次同步频率和超..
 

频谱图204060频率/Hz发电机端电压80100010vt

 

当测试系统运行稳定后，在第105发生瞬时三相接地故障，故障持续时间为5，对汽轮机低压缸与发电机质块间的扭矩(TorqueLP一GEN)、转速(。)、发电机端压(vt)、直流电压(vd小直流功率(Pdc)进行频谱分析。值/pu一JJ苗值/pu0.005勺一0.tnUO0102030....