電力系統(tǒng)次同步振蕩的研究與抑制

3.34萬字
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摘要 本文以交直流電力系統(tǒng)次同步振蕩的分析及其抑制技術(shù)為研究重點(diǎn)，詳細(xì)分析了由串聯(lián)補(bǔ)償電容引起的電力系統(tǒng)次同步諧振和由高壓直流輸電系統(tǒng)引起的電力系統(tǒng)次同步振蕩的機(jī)電扭振互作用。文章以對(duì)電力系統(tǒng)次同步振蕩產(chǎn)生機(jī)理的分析為基礎(chǔ)，闡述了次同步振蕩產(chǎn)生的原因與抑制方法。
通過建立交直流電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)了系統(tǒng)在機(jī)電扭振互作用時(shí)，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)狀態(tài)量的次同步頻率相互傳遞和轉(zhuǎn)換關(guān)系，在頻域中分析了系統(tǒng)次同步振蕩的頻率響應(yīng)特性，為次同步振蕩抑制裝置的設(shè)計(jì)原理提供了理論基本。
研究了靜止無功補(bǔ)償器抑制系統(tǒng)次同步諧振的原理及其產(chǎn)生與軸系扭振頻率互補(bǔ)的次同步頻率電流的基波電納次同步頻率調(diào)制方法，從系統(tǒng)電氣阻尼角度分析了當(dāng)SVC輸出的次同步頻率電流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差反相位時(shí)，相同容量的SVC能產(chǎn)生最佳的阻尼效果。
關(guān)鍵詞：次同步振蕩 串聯(lián)電容補(bǔ)償系統(tǒng) 高壓直流輸電系統(tǒng) 靜止無功補(bǔ)償器


Research and Damping for Sub-Synchronous Oscillations in Power Systems
Abstract: In this dissertation, subsynchronous oscillations in AC-DC power systems and its countermeasures are focused, and the mechanisms of subsynchronous resonance in series capacitor compensated transmission system and subsynchronous oscillation in HVDC transmission system are analyzed detailedly. Based on the analysis of mechanism of subsynchronous oscillation in power system, the reasons of subsynchronous oscillation and its countermeasures are obtained.
The transfer and conversion principles of subsynchronous frequencies between segments are derived in the electromechanical torsional interaction by establishing the mathematical model of AC-DC system. The frequency response characteristics of subsynchronous oscillations are analyzed in frequency domain, which can be used as theoretical instructions to design the countermeasures.
A comprehensive research is developed on the operation principles of static var compensator to damp subsynchronous resonance and the subsynchronous frequency modulation of fundamental wave susceptance of SVC to generate the complementary subsynchronous frequency current. It is proved that the optimum control strategy is to
modulate the generated current anti-phase with the speed deviation of generator.
Key words: Subsynchronous Oscillations, Series Capacitor Compensated System, HVDC, Static Var Compensator


目 錄
第一章 緒論 4
1.1 電力系統(tǒng)次同步振蕩問題 4
1.2 系統(tǒng)次同步振蕩研究的背景和意義 2
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 4
1.3.1 國外次同步振蕩抑制工程 5
1.3.2 國內(nèi)次同步振蕩抑制工程 5
1.4 次同步振蕩抑制措施 6
1.4.1 由交流線路串聯(lián)電容補(bǔ)償引起的SSO的抑制措施 6
1.4.2 由直流輸電引起的SSO的抑制措施 8
1.5 次同步振蕩混合實(shí)時(shí)仿真建模 9
1.5.1 混合實(shí)時(shí)仿真建模概述 9
1.5.2 混合實(shí)時(shí)仿真研究現(xiàn)狀 9
1.6 論文的內(nèi)容安排 11
第二章 電力系統(tǒng)次同步振蕩機(jī)理分析 12
2.1 引言 12
2.2 機(jī)理分析研究現(xiàn)狀 12
2.2.1 頻率掃描分析法 14
2.2.2 機(jī)組作用系數(shù)法 15
2.2.3 特征值分析法 16
2.2.4 復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法 17
2.2.5 時(shí)域仿真法 18
2.2 電力系統(tǒng)機(jī)電扭振互作用 18
2.3 本章小結(jié) 19
第三章 串聯(lián)補(bǔ)償電容引起次同步諧振的研究分析 20
3.1 原理分析 20
3.2 狀態(tài)量的傳遞關(guān)系 21
3.3 仿真研究 22
3.4 本章小結(jié) 24
第四章 高壓直流輸電系統(tǒng)引起次同步諧振的研究分析 25
4.1 原理分析 25
4.2 狀態(tài)量的傳遞關(guān)系 28
4.2.1 直流換流器換流過程的開關(guān)函數(shù)描述 28
4.2.2 擾動(dòng)量從交流側(cè)向直流側(cè)的傳遞 29
4.3 仿真研究 31
4.4 本章小結(jié) 33
第五章 SVC抑制串聯(lián)電容補(bǔ)償系統(tǒng)的研究 34
5.1 引言 34
5.2 SVC抑制SSR的基本原理 35
5.2.1 SVC抑制次同步振蕩的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 35
5.2.2 SVC抑制次同步振蕩的工作原理 36
5.3 SVC抑制次同步諧振的系統(tǒng)設(shè)計(jì) 41
5.4 本章小結(jié) 44
第六章 總結(jié)與展望 46
6.1 本文總結(jié) 46
6.2 本文展望 47
致 謝 48
參考文獻(xiàn) 49