兴安直流输电工程单极投运后次同步振荡问题和抑制措施研究.pdfVIP

兴安直流输电工程单极投运后次同步振荡问题及抑制措施研究 1,2 2 煜 ，洪 潮 （1. 上海交通大学电气工程系，上海 200240；2. 南方电网技术研究中心, 广东 广州 510623 ） 摘 要 根据兴安 （贵广二回）直流输电工程单极投运后 制方式是等相位间隔控制（等距触发方式），对 南方电网的实际情况，采用机组作用系数法和时域仿真 应于换流母线电压相位的摄动，整流器触发角将 方法，分析了发生次同步振荡风险高的运行方式。针对 产生相同的摄动 （ ），从而导致直流电压和电 如何采用阻尼控制器抑制次同步振荡的问题，重点分析 流产生摄动 （V 和I ）；而对应于换流母线电 dr d 了采用整流站就地控制策略的可行性，并提出工程实用 压幅值的摄动，同样也会使直流电压和电流产生 的控制器设计方法。利用PSCAD/EMTDC 建模和仿真研究， 摄动。上述两者的作用将导致直流电压和电流偏 验证了所设计的直流输电次同步振荡阻尼控制器的有 性。 离平衡状态，而 HVDC 整流侧的定电流控制器 将对这种偏差加以快速校正和调整，从而引起发 关键词：高压直流输电；次同步振荡；次同步阻尼控制 电机电磁转矩的摄动（T ），最终又反馈作用于 器；扭应力保护 e 机组轴系。如果发电机转速变化与由此引起的电 0 引言 磁转矩变化之间的相位滞后（包括闭环控制系统 高压直流输电整流器与其附近汽轮发电机 的附加相位滞后）超过 90 °，则将形成一种正 组之间产生的次同步振荡，其危害性主要是激发 反馈性质的扭振相互作用，不断助增摄动幅值， 相关机组的轴系扭振。若对此类振荡没有相应的 导致轴系扭振失稳。 抑制和保护措施，轻则引起轴系疲劳使寿命降 低，重则造成轴系损坏，严重威胁发电设备和电 网的安全运行。因此，必须采用有效手段进行控 制。 兴安直流输电工程次同步振荡问题在工程 的系统研究中已做了论述，但是相关研究主要针 [1] 对 2008 年双极投运期间的运行方式 。兴安直 图1 HVDC 换流器控制引起次同步振荡示意图 流输电工程极2 已于2007 年6 月完成调试并投 基于以上机理的分析，不难看出，HVDC 入试运行，系统是否有发生次同步振荡的风险， 整流器引发的次同步振荡属于小扰动范畴，是控 以及如何监控振荡的发生，迫切需要开展相关的 制器稳定性问题。从根本上来说，合理配置直流 研究工作。 控制系统参数，切断次同步频率振荡回路，是解 本文从次同步阻尼控制器设计原理出发，探 决该问题的最佳途 。 讨该控制器的工程实用设计方法。基于兴安直流 早在Square Butte 发生次同步振荡问题之后 工程极 2 投运后实际电网的运行条件，采用 [6] ，EPRI 针对此问题开展了较全面的研究工作 PSCAD/EMTDC 仿真验证了次同步阻尼控制器 [7] 。其中重点提出了如何建立包含直流系统和多 的有 性。 质量块发电机