HVDC控制系统对汽轮发电机组次同步振荡的影响 ' x- V; U# [& \0 m$ l0 }! o' o- k + N) C5 v1 z0 X杨 秀,陈 陈,王西田 - ]- j! I! F4 j, o' }# q; x) S
(上海交通大学电气工程系,上海 200030) + x: n9 ]" _& T " _; N) v% `* O5 x: Y; e, zIMPACT OF HVDC CONTROL ON SUBSYNCHRONOUS OSCILLATION ; a+ ?- u. X5 W( ?7 }
OF TURBINE-GENERATOR SET" z" a# \/ a, f
$ G0 `# H' h" j5 I: i: u YANG Xiu,CHEN Chen,WANG Xi-tian ' G5 a$ B* I2 g' ?0 O' I$ c1 }
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(Electrical Engineering Department,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200030,China) ' w) F+ t6 R: b% E; S# MABSTRACT: With complex torque coefficient method and eigenvalue method, the subsynchronous oscillation (SSO) characteristics of a turbine-generator set which is located at the rectifier side of a HVDC system is studied in this paper. The impact of the rectifier control and inverter control on the electric damping characteristics of the turbine-generator set is analyzed in detail. The results reveal that different control modes and operational conditions have remarkably different impace on SSO characteristics. 3 `+ e6 u1 j. Q* W- CKEY WORDS: Subsynchronous oscillation;HVDC;Electric damping;Rectifier # W1 b N* p/ r" y) s
control;Inverter control;Power system" I- Z& V( i& u* |: r& s8 Q
7 @! ]& N, f4 i; Y8 @ 摘要:运用复转矩系数法与特征根法,对位于高压直流输电系统(HVDC)整流侧的汽轮发电机组的次同步振荡(SSO)特性进行了研究。对整流站控制与逆变站控制对汽轮发电机组的电气阻尼特性的影响进行了详细分析。研究表明,不同的控制方式与运行条件对次同步振荡特性的影响有显著差别。 7 Z! c k, H: Q' ^: t关键词:次同步振荡;高压直流输电系统;电气阻尼;整流站控制;逆变站控制;电力系统9 k1 d ?, w3 t; ^5 k: f
/ t& y/ M9 h% D" H. Q: b; T& U% E1 引言 ! T( I4 e) x5 Q# K次同步振荡(SSO)最早出现于带串联电容补偿的输电系统,随后在高压直流输电系统(HVDC)中发现不恰当的控制参数也会引起发电机组轴系扭振[1]。随着串联电容补偿与HVDC在我国的广泛应用,研究带有串联补偿的交直流输电系统的SSO问题具有重要意义。 " b) H8 t+ S2 J, T U# j+ O" G; O有关HVDC整流站的控制参数对SSO的影响,已有一般性结论[2,3]。对于HVDC与交流串联电容补偿线路并联的输电系统(AC/DC并联系统),文献[4]分析了逆变站控制对轴系扭振的影响。但是由于该文只对发电机组的一个扭振模态进行了特征根计算,未得到整个次同步频率范围内的电气阻尼特性,因此所得结论很可能是片面的,甚至是不正确的。本文运用复转矩系数法与特征根法对位于HVDC整流侧的发电机组的次同步振荡特性进行了研究,特别对整流站控制方式与逆变站控制方式对发电机组的电气阻尼特性的影响进行了较深入的分析,得出了一些较重要的结论。) h0 g1 ?5 B! R1 x) H0 G: Q8 ~ 5 H. G2 n4 {0 B/ t
2 分析系统及其模型1 _1 h x# v$ Q! | 图1为分析测试系统电路图。其中发电机组与交流输电系统采用IEEE次同步谐振第一测试系统,直流线路由T型等效电路表示,RDC、XLDC与XCDC分别为相应的等值电阻、感抗与容抗;Idr和Idi分别为对应于整流侧和逆变侧的直流电流;XCR与XCI为HVDC两侧的无功补偿;U∞为逆变侧交流系统等值电压源;RS和XS分别为逆变侧交流系统的等值电阻和感抗;R和X分别为交流串联补偿输电线路的等值集中电阻和感抗;XC为串联补偿电容的容抗。系统参数见文献[5]。整流站控制方式采用定电流控制,逆变站采用定电压控制或定熄弧角控制。 $ b' T9 ]& N/ p
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4 结论 8 y. i) R7 s& A5 p" T( N总结以上的分析结果可以看出,交、直流并行输电系统的参数、运行工况、控制方式、控制参数等都会影响发电机组的电气阻尼特性:' {8 J' `& ^4 B2 c) N$ Y
(1)当发电机组只与HVDC相连时,随着整流站控制比例系数K的增大或时间常数T的减小,所产生负阻尼的频率将从低频范围向高频范围扩展。对于不稳定的扭振模态,单纯减小K或增大T,并不一定总能改善该模态下的电气阻尼特性。: |' s. h1 Z1 x; V: W' H" }# | f" Z
(2)对于AC/DC并联系统,串联电容补偿与HVDC控制都会影响发电机组的电气阻尼特性,且前者居主导地位。( M) f% R1 y# m( n [: s
(3)对于AC/DC并联系统,逆变侧交流系统的强度对发电机组的电气阻尼特性有较大的影响。当逆变侧交流系统较弱时,逆变站两种基本控制方式(即定电压控制、定熄弧角控制)对电气阻尼的作用差别甚大,逆变站采用定熄弧角控制时更易激发低频振荡。3 ~+ e# t+ ?5 E8 G
(4)特别指出,对于AC/DC并联系统,目前为阻尼SSO而研究设计的整流站的附加阻尼控制器均未考虑逆变侧对SSO的影响[5,6]。但本文分析表明,当逆变侧交流系统为非理想电压源时,逆变站控制对SSO有较大影响。而且实际运行的逆变侧交流系统均有一定的阻抗,因此,设计附加阻尼控制器时必须考虑逆变侧的影响。1 ]3 k3 S5 a6 z) W: K
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参考文献
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