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近年来国内外发生了几起不同原因的多机系统次同步振荡(Subsynchrouns Oscillation,SSO),严重威胁电力系统的正常运行,急需分析次同步振荡问题中机组间的交互影响,并采取有效的次同步振荡抑制措施。本文的主要研究内容如下:
(1) 建立了含直驱风电机组和多台火电机组的多机系统数学模型,并推导了多机系统的特征值,识别出火电轴系扭振和直驱风电次同步控制互作用模态,并通过时域仿真进行了验证,为多机次同步振荡的分析和抑制奠定了基础。
(2) 提出了适用于多火电机组次同步振荡及交互影响分析的简化复转矩系数法。推导了典型两台火电机组系统的简化复转矩系数表达式,显式的建立了系统参数和待研机组阻尼的关系。简化复转矩系数法分析揭示了其它机组对待研机组电气阻尼的影响,一方面其它机组电磁部分参数会改变从待研机组往外看的次同步频阻抗;另一方面当机组间存在相同或相近扭振频率时,其它机组轴系参数可能会影响到在此频率下待研机组的稳定性。进一步分析发现,串补度主要影响线路谐振频率并改变系统次同步频阻抗,而其它机组轴系对待研机组阻尼的作用会随着机组间电气距离及扭振频率差的加大而减弱。
(3) 分析了直驱风电-火电系统中不同类型次同步振荡的原因,以及直驱风电和火电机组间的交互作用。直驱风电网侧控制器的负电阻效应可能会造成谐振时计及火电机组内阻抗在内的系统等效电阻小于零。同时这种负电阻效应还会整体降低火电机组在次同步频的电气阻尼,从而可能同时引发火电的轴系扭振和直驱风电的次同步控制互作用(Subsynchronous Control Interaction, SSCI)两种次同步振荡。火电机组的出力变化对两种次同步振荡影响较小,但直驱风机参数变化会明显影响次同步控制互作用。可以通过调整串补度以使火电轴系扭振频率远离系统谐振频,降低直驱风电参数对火电次同步振荡的影响。
(4) 提出了基于广义相位补偿法的多机次同步振荡抑制方法。建立了多机系统中复转矩系数和特征值实部的关系,并推导了加入SVC阻尼控制器后的次同步振荡模式特征根实部变化量。在此基础上,引入广义相位补偿法实现了附加阻尼控制器的参数整定,有效避免了控制器间的相互影响,时域仿真证明所设计控制器具有良好的抑制效果。
(1) 建立了含直驱风电机组和多台火电机组的多机系统数学模型,并推导了多机系统的特征值,识别出火电轴系扭振和直驱风电次同步控制互作用模态,并通过时域仿真进行了验证,为多机次同步振荡的分析和抑制奠定了基础。
(2) 提出了适用于多火电机组次同步振荡及交互影响分析的简化复转矩系数法。推导了典型两台火电机组系统的简化复转矩系数表达式,显式的建立了系统参数和待研机组阻尼的关系。简化复转矩系数法分析揭示了其它机组对待研机组电气阻尼的影响,一方面其它机组电磁部分参数会改变从待研机组往外看的次同步频阻抗;另一方面当机组间存在相同或相近扭振频率时,其它机组轴系参数可能会影响到在此频率下待研机组的稳定性。进一步分析发现,串补度主要影响线路谐振频率并改变系统次同步频阻抗,而其它机组轴系对待研机组阻尼的作用会随着机组间电气距离及扭振频率差的加大而减弱。
(3) 分析了直驱风电-火电系统中不同类型次同步振荡的原因,以及直驱风电和火电机组间的交互作用。直驱风电网侧控制器的负电阻效应可能会造成谐振时计及火电机组内阻抗在内的系统等效电阻小于零。同时这种负电阻效应还会整体降低火电机组在次同步频的电气阻尼,从而可能同时引发火电的轴系扭振和直驱风电的次同步控制互作用(Subsynchronous Control Interaction, SSCI)两种次同步振荡。火电机组的出力变化对两种次同步振荡影响较小,但直驱风机参数变化会明显影响次同步控制互作用。可以通过调整串补度以使火电轴系扭振频率远离系统谐振频,降低直驱风电参数对火电次同步振荡的影响。
(4) 提出了基于广义相位补偿法的多机次同步振荡抑制方法。建立了多机系统中复转矩系数和特征值实部的关系,并推导了加入SVC阻尼控制器后的次同步振荡模式特征根实部变化量。在此基础上,引入广义相位补偿法实现了附加阻尼控制器的参数整定,有效避免了控制器间的相互影响,时域仿真证明所设计控制器具有良好的抑制效果。