电力系统次同步振荡理论分析及仿真软件应用

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1、维普资讯http://www.cqvip.com东北电力技术2008年第5期电力系统次同步振荡理论分析及仿真软件应用AnalysisonSub—synchronousOscillationTheoryandtheUseofSimulationSoftware张晓光(东北电力设计院，吉林长春130021)摘要：电力系统次同步振荡的深入研究始于20世纪70年代，早期称为次同步谐振。随着直流输电技术的发展，从广义定义考虑，通称为次同步振荡。以发电机大轴被看作是若干弹性连接的集中质量块为物理模型，从分析状态矩阵A的特征值、特征向量人手，研究

2、发电机轴系的扭振机理，以复数力矩系数法分析次同步振荡过程机理，并介绍了次同步振荡的仿真应用软件。关键词：次同步振荡；复数力矩系数法；仿真[中图分类号]TM71；TM743[文献标识码]B[文章编号]1004—7913(2008)05—0026—041电力系统次同步振荡理论，若=。(其中。为工频)，=—1=I．I电力系统次同步振荡。<09。，09即为次同步频率。此频率也是系统电力系统次同步振荡最早研究始于1937年，LC谐振频率。在发电机相电流、相电压中均有此1970年引起世界电力行业关注，1970年12月和分量，此谐振频率对发电机相

3、当于1台异步电机，1971年10月，美国莫哈维(Mohave)电站先后发而且处在发电状态，使谐振得以持续，因此，通常生因次同步谐振引起发电机组大轴损坏的事故，2把这一效应称为感应发电机效应。次情况基本相同。b．复合共振型(又称机电扭振相互作用该电站有2台790MW燃煤机组，通过2回型)。这时谐振回路的电气参数配合尚未达到负阻尼，但电谐振频率和发电机轴系的自然扭振频率构500kV输电线路接人电网，其中莫哈维～乐哥莫成一定关系时，在系统某种扰动条件下，可能发生乐线路长293km，装设多段固定串联补偿，总串由于发电机轴系和电网网络问的相互

4、作用而引起轴补度达70％；另一回输电线路长95km，无串联补系扭振，造成发电机大轴破坏或缩短寿命。偿装置。20世纪70年代，在世界电力行业，为提C．暂态力矩放大作用型。发生方式比较复高500kV输电线路暂态稳定水平，采用串联补偿杂，在电网突然发生大扰动时，产生激发大型火电技术，串联补偿技术是一种投资省、见效快的方机组(如600MW机组以上)的暂态扭振，同时法，但最大缺点是在高串补度的情况下，可能产生串联电容会加剧扭振，放大机组的暂态轴扭矩，这电力系统次同步谐振(SubsynchronousResonance，一过程称为暂态力矩放大作

5、用。SSR)，造成汽轮发电机组轴系损坏。次同步谐振次同步谐振主要关注由扭转应力造成的轴系损产生的主要机理是在特定电网接线和运行方式下，坏，这可能是长时间低幅值扭振所致，也可能是短电网中串补电容器容抗与所在线路感抗基本抵消，时间高幅值扭振造成轴系损坏。出现负阻尼，激发次同步谐振，此谐振频率略低于由直流输电引起汽轮发电机组轴系扭振与由串同步频率。联补偿引起的汽轮发电机组轴系扭振机理不同，因在稳态和暂态方式下都有可能发生次同步谐为前者不存在谐振回路，故不能称为次同步谐振，振，次同步谐振产生的原因和造成的影响可用三种而被称为次同步振荡(Su

6、bsynchronousOscillation，类型加以描述。SSO)，使其含义更具广泛性。由直流输电系统引a．感应发电机效应。主要表现为同步发电机起的次同步振荡1977年首先在美国SquareButte直经常接在高串补度输电线路，串补电容补偿度为流输电工程调试时被发现，以后在直流输电工程维普资讯http://www.cqvip.com2008年第5期东北电力技术27中，都表明有或可能引起次同步振荡。设A=p，则式(3)变为对次同步振荡产生的机理已有清晰认识，除交(M1A+K12)(M2A+K12)一砰2=0(4)流线路加串联补偿和

7、直流输电有可能引起次同步振得：荡外，在电力系统中可产生低于系统频率的电气装Al=0置，在适当的条件下，均有可能引起汽轮发电机组一警的次同步振荡。这些电气装置包括电力系统稳定器(PSS)、静止无功补偿器(SVR)、发电机静止交由此得出：流励磁装置等，可产生接近次同步振荡的谐波激发P1．2=0源。1．2发电机轴系扭振机理P3，4±J√±J∞n低频振荡研究是将发电机大轴作为刚体进行研式(4)中：K=K12,=或=击+究分析，在同步旋转的同时，若发生扰动，则转子1间会发生相互间的摇摆，这种摇摆频率很低，而且引起较长时间的功率摇摆。式(4)表

8、明，2个质块在扰动下，将做以角在次同步振荡中，发电机大轴被看作是若干弹频率为∞的相对扭振，在有阻尼时，产生衰减扭性连接的集中质量块，次同步振荡的物理本质是受振。式(4)中的根P3,4是一对共轭复根，物理上扰动轴系中各质块在同步旋转的同