高压直流输电次同步振荡分析

交直流混合输电以其运行方式灵活的特点,使得高压直流输电被广泛运用于南方电网,它带来巨大经济效益的同时,也给电力系统带来新的挑战,不恰当的直流输电控制有可能引发次同步振荡,对整流侧交流系统发电机大轴造成损坏。本文从电气阻尼的角度出发,研究高压直流输电系统的次同步振荡现象。 次同步振荡的分析方法包括时域仿真法和数值计算方法,本文采用扫频-复数力矩系数法对次同步振荡进行分析。本文首先介绍HVDC的工作原理,并建立HVDC及其控制系统的数学模型,简要分析系统参数和控制方式对次同步振荡的影响;其次,分析HVDC引起次同步振荡的机理,揭示直流输电系统发生次同步振荡的条件,简要介绍复数力矩系数法,并对复数力矩系数法的适用范围进行相应的说明,在准稳态模型和分析方法的基础上,进行复数力矩系数推导,分析在线性定电流和线性定功率控制下的电气阻尼系数表达式;最后,根据所推导的数学表达式,并结合扫频法,利用Matlab编写相应的计算程序,绘制定电流控制和定功率控制下的电气阻尼曲线。 仿真结果表明,产生次同步振荡的本质原因是系统负阻尼,高压直流输电快速控制是导致电气负阻尼的直接原因,因此,需要采用附加控制,使附加控制引入一个阻尼次同步振荡的力矩,从而抑制次同步振荡。本文引入相位校正来改善两种线性控制策略的阻尼特性,并取得良好的效果。