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随着大量特高压、远距离输电工程的开工建设,线路串联补偿技术、系统快速励磁系统装置和FACTS器件在实际电力系统中的应用日趋广泛。新技术的广泛应用势必能够有效提高线路功率传输能力和系统常规稳定性,但很有可能带来系统次同步振荡问题。而系统次同步振荡现象破坏性强,一旦发生将严重危害系统的安全稳定运行。因此,对电力系统次同步振荡开展相关的影响分析,同时进行相应的抑制策略研究便具有了显著的现实意义。本文的主要研究内容如下:
(1)阐述次同步振荡在电力系统中的产生机制。详细介绍现有研究次同步振荡问题的多种分析方法,并归纳出了它们各自的优劣性。同时简要的介绍了目前世界范围内针对次同步振荡所提出的主要预防和抑制措施。基于详细的数学推导介绍复转矩系数法的原理,同时引入了PSCAD/EMTDC软件作为时域仿真辅助工具,从而为系统次同步振荡研究提供一套完整合理的分析方法。
(2)在PSCAD/EMTDC软件中搭建待研究IEEE次同步谐振第一标准测试系统模型。通过研究系统电气阻尼特性的变化,来分析研究电力系统常见装置线路固定串联补偿、AVR、PSS和FACTS器件TCSC对实际系统次同步振荡问题的影响。同时结合系统机械阻尼特性利用复转矩系数法分析系统次同步振荡的发生情况,并通过时域仿真法进行验证。
(3)针对利用传统方法所设计的单一参数SEDC鲁棒性较差问题,提出SEDC参数优化和控制结构改造措施。同时提出一种基于人工蜂群搜索算子的改进微粒群算法作为SEDC参数全局优化工具。对传统SEDC进行改造优化形成两模块化的SEDC,从而适应不同固定串补度下的SSO问题;又以含有TCSC装置的非线性程度较高的系统为研究对象,设计自适应分区控制SEDC,使SEDC能够根据TCSC触发角变化自行调整参数以适应不同工况下的SSO问题。系统电气阻尼特性分析和时域仿真均验证了所设计的SEDC能够有效抑制次同步振荡,同时具有较高的鲁棒性。
(4)针对目前大多数小区域系统没有条件实施次同步振荡抑制措施的现状,提出了一种SSO参数稳定域概念,为解决实际系统中的SSO问题提供一种新的思路。基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统设计一套完整的稳定域求取方法,同时对SSO稳定域进行了初步研究。