负荷模型及故障清除时间对次同步谐振影响研究

随着我国电力工业的快速发展，特别是“西电东送、南北互供、全国联网”的发展战略实施以来，当今电力系统已经进入超高压、大容量、远距离输电的时代。为提高电力传输能力，在输电线路上大量应用串联电容补偿装置。但在高串补度的输电系统中，机组和电网相互作用引发的次同步谐振已成为危害我国电网安全运行、制约电力发展不容忽视的问题。本文对电力系统次同步谐振相关问题进行深入研究，主要内容包括： ①选取了可用于次同步谐振研究的两类负荷模型，并推导了恒阻抗、恒电流、感应电动机等模型的线性化方程。在SSR第1标准模型中增加负荷模型，建立了计及负荷的SSR分析模型；通过对该模型的分析，得到了两类负荷模型对次同步谐振影响大小的定性结论。通过实例分析了恒阻抗负荷模型（Z）、恒电流负荷模型（I）、动态综合负荷模型对次同步谐振扭振模态阻尼的影响，得到了一些有益的新观点。 ②为减小多模式次同步谐振暂态扭矩放大现象发生时对机组轴系的冲击，从系统发生故障后的物理运动过程入手，将轴系扭矩视为轴系对冲击力的响应，建立了一个简化的轴系扭振四自由度模型，该模型计及了多个模态对扭矩的影响。通过模态分析法，详细推导了故障清除时间与轴系扭矩关系的显式表达式，揭示了多模式次同步谐振暂态扭矩放大现象发生时故障清除时间和轴系扭振的关系：故障所激发的发电机轴系各自然振荡频率均以余弦形式参与轴系扭振，并且在其自振荡频率半周期的偶数倍时切除故障，则可使轴系扭矩峰值取得较小值。应用PSCAD/EMTDC对内蒙古上都电厂串补系统进行仿真，证明了结论的正确性。