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随着电力电子技术的发展,高压直流输电系统在我国的应用日趋广泛。目前,南方电网的输电系统已经形成“六交三直”西电东送的大通道,天广、贵广一回、贵广二回等多条直流相继投运,其中贵广二回直流输电工程2007年8月单极投运,双极计划于2007年12月投入商业运行,同时云广特高压直流输电工程也在建设之中。2010年,南方电网将会有天广、贵广一回、贵广二回、云广四条直流通道向广东送电,届时,南方电网具有多条交流和多条直流并联所形成的同步电网运行的格局,形成如此大规模交、直流电力系统,其运行的复杂性和难度在国际上是首屈一指的,系统的安全稳定就显得极为重要,在这样大规模的复杂系统的稳定与控制问题的研究中,交、直流系统相互作用、相互协调方面还需要进行作大量的工作,其中,直流输电的控制系统与交流系统相配合时可能诱发的次同步振荡(SSO——Subsynchronous oscillation)就是一类严重的系统稳定性问题。因盘南火电厂直接接入贵广二回直流兴仁换流站,所以次同步振荡的问题在贵广二回直流输电工程上表现的由为突出,同时也引起工程建设部门和运行单位的高度重视。
本论文总结了HVDC输电系统次同步振荡和交流串补输电系统次同步谐振的基础理论知识,对次同步振荡和次同步谐振的机理、分析方法及其预防与抑制措施进行了归纳和剖析。针对贵广二回直流输电工程设计,利用TORSHAFT程序对IEEE基准模型的轴系以及贵广二回直流整流侧主要电厂单台机组的轴系扭振特性进行了计算分析,测算了整流侧主要电厂的机组轴系扭振特性。
完成对贵广二回直流系统机网耦合中的轴系扭振特性进行了建模分析,并对贵广二回直流输电工程次同步振荡的预防与抑制措施进行了全面深入的分析总结,分别针对电厂和整流站控制系统,建议采用适当的控制和保护措施。通过研究工作和仿真试验,掌握了整流侧次同步振荡抑制措施设计思路和方法,并对SSDC设计优化方法进行了研究。
论文总结了目前机组监视和保护措施,提出了针对机组的重点防范措施,并对Siemens公司的SSDC的控制器设计方法提出改进建议,提出了针对贵广二回直流工程相关机组的控制保护建议,提出下一步重点开展的工作。