大電源外送系統(tǒng)次同步振蕩分析方法及特性研究.pdf

1、我國的能源資源和電力負(fù)荷分布狀況決定了我國“西電東送，北電南送”的大規(guī)模、遠(yuǎn)距離輸電發(fā)展格局。為提高輸送容量，大型電源基地外送系統(tǒng)廣泛采用了串聯(lián)電容補(bǔ)償和高壓直流輸電技術(shù)，系統(tǒng)具有近電氣距離多機(jī)和交/直流多通道等特點(diǎn)，機(jī)電耦合特性異常復(fù)雜，次同步振蕩（Subsynchronous Oscillation，SSO）問題凸顯，采用常規(guī)的單機(jī)無窮大簡化等值系統(tǒng)難以準(zhǔn)確揭示其次同步振蕩特性。另一方面，隨著柔性交流輸電系統(tǒng)（Flexible AC

2、 Transmission Systems，F(xiàn)ACTS）的逐步推廣和應(yīng)用，以及我國西北地區(qū)風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)和并網(wǎng)，我國電力系統(tǒng)的次同步振蕩問題更將呈現(xiàn)出新的特點(diǎn)。本論文結(jié)合上述工程背景，研究多機(jī)交直流聯(lián)合電力系統(tǒng)次同步振蕩分析的特征值和復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析方法，探索含F(xiàn)ACTS及風(fēng)電的大電源外送系統(tǒng)次同步振蕩特性。論文的主要工作和研究成果如下。
　?。?）研究了電力系統(tǒng)次同步振蕩特征值分析中網(wǎng)絡(luò)部分狀態(tài)空間的生成方法。針對具有非常態(tài)網(wǎng)絡(luò)

3、（Improper Network）特點(diǎn)的輸電網(wǎng)狀態(tài)空間生成所面臨的獨(dú)立狀態(tài)變量選取等問題，歸納了輸電網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變量選取規(guī)律，定義了電容支路動態(tài)導(dǎo)納矩陣的概念，進(jìn)而采用支路追加的思想提出了一種建立電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)部分狀態(tài)空間模型的新方法；該方法可方便地根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)變量，且算法易于實(shí)現(xiàn)；工程實(shí)際算例特征值分析和時(shí)域仿真表明了該方法的有效性。
　?。?）改進(jìn)了基于復(fù)頻域端口等效導(dǎo)納矩陣（Complex Frequency Dom

4、ain Port-equivalence Conductance Matrix，CPCM）的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法并開發(fā)了相應(yīng)軟件。系統(tǒng)地研究了電力系統(tǒng)元件和網(wǎng)絡(luò)的復(fù)頻域建模方法，改進(jìn)了基于CPCM的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法中發(fā)電機(jī)和網(wǎng)絡(luò)復(fù)頻域模型的接口算法，從而使算法可有效地計(jì)及多機(jī)系統(tǒng)中機(jī)組軸系間的耦合作用，提高了電氣復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)計(jì)算的準(zhǔn)確性，并使算法具有分析含發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋控制的SSO阻尼裝置對機(jī)組電氣復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)影響的能力；工程實(shí)際算例特征值分析和時(shí)域仿

5、真均驗(yàn)證了改進(jìn)算法的有效性。所開發(fā)的分析軟件可為系統(tǒng)規(guī)劃/運(yùn)行中的次同步振蕩問題研究提供一種有效的分析手段。
　?。?）以我國某工程系統(tǒng)為原型系統(tǒng)，采用改進(jìn)的基于CPCM的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法研究了含TCSC（Thyristor Controlled Series Capacitor）的交直流聯(lián)合電力系統(tǒng)的次同步振蕩特性，并對比分析了系統(tǒng)中串補(bǔ)線路分別采用TCSC和固定串聯(lián)電容補(bǔ)償時(shí)系統(tǒng)的次同步振蕩特性。分析表明有以下特點(diǎn)可供大電源外送工

6、程規(guī)劃和運(yùn)行參考：經(jīng)交直流聯(lián)合通道外送的SSO風(fēng)險(xiǎn)小于僅經(jīng)串聯(lián)電容補(bǔ)償外送的風(fēng)險(xiǎn)，且在串聯(lián)電容補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中推廣TCSC的使用可降低系統(tǒng)的SSO風(fēng)險(xiǎn)。
　?。?）我國西北地區(qū)存在密集的大容量風(fēng)電和火電集中外送的需求，風(fēng)電—火電打捆集中外送系統(tǒng)的工程實(shí)現(xiàn)將成為必然。針對風(fēng)電—火電打捆經(jīng)串補(bǔ)外送系統(tǒng)的次同步相互作用（Subsynchronous Interaction，SSI）新問題，汽輪發(fā)電機(jī)組和風(fēng)電機(jī)組間SSI特性的相互影響研究表