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由于我国电力工业大容量、远距离、跨区域输电要求的提出,电力系统中交流串补线路、高压直流输电线路及其它一些有源快速控制装置的应用越来越广泛,在带来巨大经济效益的同时,也可能激发系统次同步振荡(SSO),给系统的安全稳定运行带来隐患。因此,研究次同步振荡的产生机理及其抑制措施具有显著的工程价值和现实意义。本文在详细阐述电力系统次同步振荡机理的基础上,以复转矩系数法为研究方法,研究了含有SVC的电力系统次同步振荡问题,提出了利用PSS和SVC联合抑制次同步振荡的抑制策略。主要研究内容如下:
(1)在评价各分析方法优劣的基础上将复转矩系数法作为本文的主要研究方法,对复转矩系数法的原理进行了数学描述,给出了复转矩系数法的具体判据以及适用范围,形成了一套适用于分析次同步振荡问题的具体实现方法,并通过IEEE次同步谐振第一标准测试系统验证了其正确性。
(2)对含有SVC的系统进行阻尼特性研究,理论分析SVC对系统电气阻尼的影响,并通过测试信号法和时域仿真法进行验证。对SVC进行改造,设计了附加次同步阻尼控制器SSDC,阐述了其抑制次同步振荡的原理,以IEEE次同步谐振第一标准测试系统为例,用复转矩系数法和时域仿真法验证SSDC能够有效抑制主谐振点附近的次同步谐振,大大缓解了次同步振荡。
(3)研究了PSS不同输入情况下对电力系统次同步振荡的影响,将传统PSS抑制低频振荡的机理沿用到次同步振荡范畴,比较不同输入信号对SSO的抑制效果后选用以发电机角速度偏差作为改进PSS的输入信号来抑制系统SSO,并通过相位补偿的原理设计PSS,研究结果表明该改进PSS能够同时提高所有扭振模式对应的阻尼,同时不影响其抑制低频振荡的功能。
(4)根据改进PSS和SSDC在抑制SSO时分别展现出的优势和不足,提出了利用PSS和SVC联合抑制电力系统次同步振荡的方案,用测试信号法计算系统阻尼特性的变化,并通过时域仿真进行验证,结果表明,两者联合运行抑制次同步振荡能够充分弥补双方的缺陷,在较宽频带内提高系统阻尼,对串补引起的SSR和大扰动引起的SSO均获得理想的抑制效果,且效果优于两者单独运行。