多直流送端系统次同步振荡机理及特性研究

作     者：江桂芬 

作者单位：华中科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：程时杰;孙海顺

授予年度：2016年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：直流输电 次同步振荡 多直流外送 复转矩系数法 PSCAD/EMTDC 次同步阻尼控制器 

摘      要：高压直流输电系统(HVDC)与整流侧汽轮发电机组存在扭振相互作用,在机组的扭振频率范围内,HVDC的定电流控制器可能引起电气负阻尼的产生,引发次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO)现象。随着我国近电气距离的火电机群经多直流送出工程的建设,多直流系统的次同步振荡问题值得关注。本文首先通过公式推导分析高压直流输电系统次同步振荡发生过程中次同步分量在交直流输电系统之间的传递特性。并且以单回直流输电送出系统为例,分别应用机组作用系数(Unit Interaction Factor,UIF)法、基于复频域端口等效导纳矩阵(CPCM)的复转矩系数法以及时域仿真法分析了系统短路容量、直流系统功率水平、整流侧PI控制器参数对电气阻尼特性的影响,验证了采用机组作用系数法初步判别、对存在SSO风险的机组采用复转矩系数法和时域仿真进一步分析其电气阻尼特性及其影响因素的方法适用于直流输电送端系统次同步振荡问题分析。其次,建立了典型两回直流输电系统算例模型,利用复转矩系数法分析其电气阻尼特性及影响因素。具体分析了交流系统强度、HVDC整流侧控制参数、直流功率水平、两回直流电气距离对SSO阻尼特性的影响,发现交流系统强度、直流功率对机组电气阻尼的影响与单回直流系统类似,而控制器参数的影响不明显。最后,以宁夏电网近电气距离耦合的火电机群与多直流输电(太阳山-浙江特高压直流、宁东直流)的简化等值送端系统为对象,研究了多个直流输电系统与送端邻近火电机组次同步振荡的特性及相互之间的耦合关系,研究表明降低直流功率水平,加强送端交流系统强度,加强直流系统间电气耦合有利于减小次同步振荡风险。并针对宁夏多直流系统存在SSO风险的机组设计附加次同步阻尼控制器(Subsynchronous Damping Controller,SSDC)来抑制SSO。