基于柔性交流输电技术抑制次同步谐振的研究

串联补偿作为提高线路输电能力的手段,在我国的电网规划中越来越受到关注,但是在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿技术后有可能会发生次同步谐振(SSR)。次同步谐振状态是电力系统运行中可能出现的一种相当危险的状态。当线路电气谐振频率与同步电机的轴系某一固有振荡频率近似互补于电网工频时,将导致机电系统的耦合振荡,严重时会造成同步发电机大轴的扭断,使电力系统造成重大的经济损失。因此,研究串联电容补偿产生的次同步谐振及其防止机电谐振的对策,是电力系统安全稳定运行的重要课题之一。 柔性交流输电系统(FACTS)技术在电力系统中有着广阔的应用前景,FACTS元件由于其快速灵活的调节能力,在电力系统的许多应用领域都受到了重视,为抑制SSR提供了有力的工具。 本文首先建立了次同步谐振的统一机电模型,并在数学建模的基础上用MATLAB/SIMULINK软件建立起发电机六轴系的仿真模型。 按照层次化结构,分别详述了STATCOM以及SMES装置的基本工作原理,分别建立了他们的数学模型。并用MATLAB/SIMULINK软件建立其仿真模型。其中通过对STATCOM电路结构进行改善,建立了STATCOM的四重化模型,并采用电流间接控制法验证了应用STATCOM设计电力系统的无功补偿方案,在达到无功补偿目的的同时不会造成发电机轴系间扭矩的增大。 最后以IEEE第一基准模型系统为对象,研究了一种应用STATCOM、SMES装置阻尼电力系统SSR的方法。本方法基于复转矩系数法,根据复转矩系数法的基本原理,得出了发电机机械复转矩系数并考虑STATCOM以及SMES装置的电气复转矩系数的表达式,给出了二者之间的定量关系式,以此为基础研究了应用STATCOM以及SMES装置阻尼SSR的控制策略,并设计了相应的比例积分(PI)控制器,通过一系列基于MATLAB/SIMULINK软件的仿真,其结果验证了该控制方案的有效性和正确性。