【摘要】：本文研究風(fēng)電接入引發(fā)電力系統(tǒng)低頻功率振蕩和次同步振蕩的作用機(jī)理。并網(wǎng)風(fēng)機(jī)會通過兩個(gè)方面引發(fā)電力系統(tǒng)振蕩:一是改變系統(tǒng)原有潮流分布,二是與系統(tǒng)發(fā)生動態(tài)交互。本文主要針對后者展開研究,即風(fēng)機(jī)與電力系統(tǒng)動態(tài)交互引發(fā)系統(tǒng)振蕩的內(nèi)在機(jī)理。為深入研究此問題,首先,在電力系統(tǒng)各元件線性化模型的基礎(chǔ)上,建立了以風(fēng)機(jī)或鎖相環(huán)為“反饋?zhàn)酉到y(tǒng)”,電力系統(tǒng)其余部分為“前饋?zhàn)酉到y(tǒng)”的閉環(huán)互聯(lián)模型,從而將子系統(tǒng)間動態(tài)交互對電力系統(tǒng)振蕩模式的影響用開、閉環(huán)系統(tǒng)的模式差異描述。然后,基于該模型,分別研究了風(fēng)機(jī)或鎖相環(huán)與電力系統(tǒng)弱交互和強(qiáng)交互情況下,動態(tài)交互對系統(tǒng)振蕩模式的影響。本文的主要工作如下:(1)研究了雙饋風(fēng)機(jī)與電力系統(tǒng)動態(tài)交互對系統(tǒng)低頻振蕩模式的影響,提出了評估影響的兩個(gè)指標(biāo):動態(tài)交互指標(biāo)和無功控制指標(biāo)。前者可以給出動態(tài)交互對系統(tǒng)低頻振蕩模式影響的大小和方向,后者可以反映出雙饋風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子側(cè)換流器不同無功控制方式(定無功控制和定電壓控制)對系統(tǒng)低頻振蕩模式影響的差異。(2)普遍觀點(diǎn)認(rèn)為風(fēng)機(jī)與電力系統(tǒng)間的動態(tài)交互為弱交互,幾乎不會對系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生影響。然而,有文獻(xiàn)通過仿真發(fā)現(xiàn),特定情況下風(fēng)機(jī)會與系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)交互,從而降低系統(tǒng)低頻振蕩模式阻尼。本文深入探討了這種強(qiáng)交互的產(chǎn)生機(jī)理,提出了風(fēng)機(jī)或鎖相環(huán)與電力系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)交互的模式條件——開環(huán)模式諧振。研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)風(fēng)機(jī)或鎖相環(huán)的開環(huán)模式和電力系統(tǒng)開環(huán)低頻振蕩模式在復(fù)平面上接近時(shí),其相應(yīng)的閉環(huán)模式會分布在開環(huán)模式的兩側(cè),導(dǎo)致閉環(huán)模式和開環(huán)模式相比穩(wěn)定性降低,從而引發(fā)系統(tǒng)低頻振蕩。由于振蕩的產(chǎn)生是子系統(tǒng)開環(huán)模式相近導(dǎo)致的,因此稱引發(fā)振蕩的模式條件為開環(huán)模式諧振。另外,為了評估開環(huán)模式諧振對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,本文還推導(dǎo)出了開環(huán)模式諧振指標(biāo)。(3)將開環(huán)模式諧振理論的應(yīng)用拓展到電力系統(tǒng)次同步振蕩分析中,提出了一種分析含風(fēng)機(jī)接入多機(jī)電力系統(tǒng)次同步振蕩模式穩(wěn)定性的方法。該方法不僅可以確定風(fēng)機(jī)與系統(tǒng)間的開環(huán)模式諧振是否會引發(fā)系統(tǒng)次同步振蕩,還能準(zhǔn)確定位出引發(fā)系統(tǒng)次同步振蕩的發(fā)電機(jī)。
【圖文】：

Ｔ（ｊｃｏ）＝邋Ｋ｛ｊｃｏ）＋邋ｊ＇Ｄ（ｊｃｏ）邐（１－１）逡逑其中，＆（．／？）和Ｄ（？均為實(shí)數(shù)。根據(jù)圖１－１和式（１－１），表示Ａ７；中與Ｍ逡逑同相的分Ｍ，故稱廠（？為同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)：表��？邐中々．／Ａ＜５同相的分逡逑量，．／Ａ５又與同步機(jī)轉(zhuǎn)子角速度的變化同相。因此，表示Ａ７；中與逡逑Ａ％同相的分量，故稱？（＿／？）為阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。根據(jù)阻尼轉(zhuǎn)矩分析理論，當(dāng)逡逑／）0）＜０時(shí)，“反饋通道”向同步機(jī)轉(zhuǎn)子提供負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)低頻振蕩模式阻逡逑尼變差；當(dāng)Ｄ（．／叻＞０時(shí)，“反饋通道”向同步機(jī)轉(zhuǎn)子提供正阻尼轉(zhuǎn)矩，低頻振蕩逡逑模式阻尼變好。逡逑圖１－２阻尼轉(zhuǎn)矩分析法在多機(jī)電力系統(tǒng)中的應(yīng)片ｊ逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄａｍｐｉｎｇ邋ｔｏｒｑｕｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｉｎ邋ａ邋ｍｕｌｔｉ－ｍａｃｈｉｎｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑文獻(xiàn)［３０－３５］將阻尼轉(zhuǎn)矩分析法的應(yīng)用推廣到了多機(jī)電力系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)中，逡逑雖然可以計(jì)算出各同步機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)，但是無法確定阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)對低頻振逡逑蕩模式阻尼影響的大小。為此

ｅ—邋ｒ（ｓ）—逡逑圖１－丨阻尼轉(zhuǎn)矩分析法原理逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ邋ｏｆ邋ｄａｍｐｉｎｇ邋ｔｏｒｑｕｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ逡逑閣ｉ－ｉ中，設(shè)電力系統(tǒng)低頻振蕩的頻率為如，，這樣，在頻域內(nèi)傳遞函數(shù)ｒ（？逡逑可以分解為：逡逑Ｔ（ｊｃｏ）＝邋Ｋ｛ｊｃｏ）＋邋ｊ＇Ｄ（ｊｃｏ）邐（１－１）逡逑其中，＆（．／？）和Ｄ（？均為實(shí)數(shù)。根據(jù)圖１－１和式（１－１），表示Ａ７；中與Ｍ逡逑同相的分Ｍ，故稱廠（？為同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)：表小？邐中々．／Ａ＜５同相的分逡逑量，．／Ａ５又與同步機(jī)轉(zhuǎn)子角速度的變化同相。因此，表示Ａ７；中與逡逑Ａ％同相的分量，故稱？（＿／？）為阻尼轉(zhuǎn)矩系數(shù)。根據(jù)阻尼轉(zhuǎn)矩分析理論，當(dāng)逡逑／）0）＜０時(shí)，“反饋通道”向同步機(jī)轉(zhuǎn)子提供負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)低頻振蕩模式阻逡逑尼變差；當(dāng)Ｄ（．／叻＞０時(shí)，“反饋通道”向同步機(jī)轉(zhuǎn)子提供正阻尼轉(zhuǎn)矩，低頻振蕩逡逑模式阻尼變好。逡逑圖１－２阻尼轉(zhuǎn)矩分析法在多機(jī)電力系統(tǒng)中的應(yīng)片ｊ逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｄａｍｐｉｎｇ邋ｔｏｒｑｕｅ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｉｎ邋ａ邋ｍｕｌｔｉ－ｍａｃｈｉｎｅ邋ｐｏｗｅｒ邋ｓｙｓｔｅｍ逡逑文獻(xiàn)［３０－３５］將阻尼轉(zhuǎn)矩分析法的應(yīng)用推廣到了多機(jī)電力系統(tǒng)。多機(jī)系統(tǒng)中
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM712;TM614

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本文編號：2682653