TCSC抑制电力系统次同步谐振的策略研究

发布时间：2020-05-30 17:29

【摘要】：大型坑口电厂接入的高压远距离送出系统常采用串联电容补偿来提高输电线路的输送能力,并用以提高线路的电压水平以及增强系统的暂态稳定性。通过使用串补来实现以上功能是一种十分经济有效的方法。但应用串联电容补偿可能导致电力系统发生次同步谐振(Sub Synchronous Resonance,简称SSR),从而使得汽轮发电机组发生轴系扭振,使轴系产生疲劳累积降低机组使用寿命,严重时可导致轴系断裂并严重影响电力系统的安全稳定运行。因此,研究TCSC抑制电力系统次同步谐振具有紧迫的现实性和非常重要的工程应用意义。本文首先介绍了次同步谐振的基本概念,研究了串联电容补偿装置引起次同步谐振的机理。分析了发生机理下各电气参数的特点,研究了影响发电机振荡特性的主要因素。详细分析了感应发电机作用、机电扭振相互作用和暂态力矩的放大作用,以及三种形式共同作用的过程。阐述了四种常用的次同步谐振分析方法以及研究比较了国内工程中投入应用的五种抑制装置。最终选取TCSC作为研究抑制次同步谐振的装置。其次,分析了TCSC的基本运行模式,研究了TCSC的基频特性、次频率特性和谐波特性。在MATLAB仿真软件中建立单相TCSC电路的仿真模型,并通过仿真分TCSC主特征参数K值的选取。研究了TCSC抑制SSR的机理及TCSC的运行条件,并分析比较TCSC抑制SSR的控制策略,最终采用开环阻抗控制策略实现抑制功能。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件中,以IEEE次同步谐振第一标准模型为研究基础,并建立了含有TCSC的次同步谐振仿真模型。当系统中加入三相短路故障发生了轴系各质量块之间的扭振,把PSCAD中的仿真数据导入MATLAB中用FFT程序进行了频域分析,分析出发生次同步谐振时轴系之间的机械扭振频率。通过设计TCSC模块参数,采用开环阻抗控制策略实现TCSC抑制次同步谐振,并且仿真比较TCSC占总补偿容量不同比例下的抑制效果。仿真结果表明:TCSC在占总补偿容量20%时不能抑制SSR。TCSC在占总补偿容量40%时就可以抑制SSR,且TCSC占总补偿容量60%时较40%时效果更好。
【图文】：

主接线图,主接线图,电纳

1 10 11cos( )Nm m mmB B B t 2-8）中，10B ，1mB 分别为等效基波电纳中的直流分量和次频率分效电纳的初相位。（2-8）代入到式（2-6）中的第一项，并令1 1 1u U cos t。则流过基以表示为式（2-9）。 1 1 1 10 1 1 1 11 10 1 1 1 1 1cos cos cos1cos cos ( ) cos ( )2m mm m m m mu B U B t U B t tU B t U B t t ，对 SVC 的基波电纳进行轴系扭振频率为m 的次频率调制，则会含有次同步频率为 1 m 和超同步频率为 1 m 的电流分量中次同步频率电流的影响。由于系统回路自振频率小于工频频率量没有耦合分量，不会对转矩产生负面影响，所以不会发生超同使用 SVC 抑制 SSR 的基本原理。缺点是离散相控方式间隔长，，出功率受电压的影响很大。

接线图,接线图

图 2-3 STATCOM 抑制 SSR 接线图SR 原理电机的转速偏差值作为控制部分的输入信号节与相对应的扭振模态形成振荡分量。经过移加后形成控制量。经限幅环节，作为励磁系统励磁绕组中产生相应的次频率电流分量[36]。到抑制 SSR 的目的。图 2-4 为 SEDC 控制框图
【学位授予单位】：西安工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM712

【参考文献】