论文总字数：26384字

摘 要

16012328 高康康

指导教师 赵欣

本研究介绍了基于PSCAD的多机系统次同步振荡仿真分析，并对系统次同步振荡进行抑制。首先，根据IEEE第一标准测试系统进行系统模型的搭建，设计相关参数。通过改变线路串联电容值调整系统串联电容补偿度，理论计算各串补度下线路的电气谐振频率。运行PSCAD仿真软件，输出不同串补度下系统各变量的变化情况。仿真过程中，利用TOP软件对仿真结果进行分析，得出不同串补度下的电气阻尼转矩系数，并与理论计算结果比较。分析电气阻尼转矩系数随频率变化曲线，判断系统在各串补度下发生次同步振荡的可能性。接着，对双机系统进行等效，通过特定的关系式，得到一个新的单机系统。用PSCAD对单机系统进行仿真，输出各变量结果后，用TOP软件分析并与双机系统结果进行比较。最后，利用附加励磁阻尼控制的方法，对多机系统次同步振荡进行抑制。

仿真结果直观清晰地表达出多机系统在各串补度下的运行情况，为多机电力系统次同步振荡方面的研究提供了更好的条件。系统等效后，电气阻尼转矩系数变为原来的一半，说明双机系统等效为单机系统的过程是正确的，进一步证明了在忽略轴系相互作用的前提下多台发电机组等效计算的可行性。附加励磁阻尼控制成功对多机系统次同步振荡进行抑制，表明了该方法在多机系统中应用的有效性。

关键词：次同步振荡；多机电力系统；附加励磁阻尼控制；串联电容补偿

Abstract

Abstract： This study describes the simulation analysis of a multi-generator power system’s sub-synchronous oscillation based on PSCAD, and it gives a method to suppress the sub-synchronous oscillation of system. First, the system model is built according to the IEEE first Benchmark Model. At the same time, the parameters of system was designed. Then, this report adjusts the series capacitor compensation degree by changing the value of series capacitor, so that the electrical resonant frequency is calculated. Next, run PSCAD simulation software, it will output variation of the variables in the system under different series compensation degree. Using the TOP software, the simulation results is analyzed, which shows the electrical damping torque coefficient under different degrees of series compensation. Using the results of TOP, this report judges the possibility of sub-synchronous oscillation occurs in system,which is under different degrees of series compensation. Then, through a specific relationship, the study transform multi-generator power system to a new stand-alone system.Using the PSCAD simulation, the new system will also be simulated and output a set of data.After analyzing the output of each variable by TOP software,the results will be compared with the dual system. Finally, suppressed sub-synchronous oscillation in multi-generator power system by using the method of supplementary excitation damping controller.

Simulation results visually clearly the operation articulate of multi-generator power system in each series compensation degree, which provides better conditions for the study of sub-synchronous oscillations in multi-generator power system. After the system is equivalent to a new system, the electrical damping torque coefficient becomes half of the original description of the multi-generator power system. It is suggested that the equivalence of the stand-alone system and the multi-generator power system is correct.It also prove that the multiple generators’ equivalent calculate is feasible in the context of ignoring the torsion between shafts of generators. Supplementary excitation damping control system is succeeded in suppressing multi-sub-synchronous oscillation , which is indicating the effectiveness of the method in a multi-generator power system applications.

Key words: Sub-synchronous oscillation; multi-generator power system; Supplementary Excitation Damping Controller; Series capacitor compensation

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 次同步振荡的研究背景及意义 1

1.2 国内外多机次同步振荡研究现状 2

1.2.1 次同步振荡的概念 2

1.2.2 次同步振荡的分析方法 3

1.2.3 次同步振荡的抑制措施 5

1.2.4 研究现状 6

1.3 本次研究主要内容 6

第二章 多机系统次同步振荡的仿真研究 8

2.1 多机系统模型和仿真研究 8

2.1.1 系统模型 8

2.1.2 仿真研究 9

2.2 谐振频率分析及测试信号法 10

2.2.1 频率扫描法 10

2.2.2 测试信号法 10

2.3 算例分析 11

2.3.1 电气谐振频率的计算 11

2.3.2 具体算例 12

2.4 本章小结 24

第三章 多机系统等效研究 25

3.1 多机系统等效 25

3.2 算例分析 25

3.2.1 系统等效模型 25

3.2.2 等效算例 26

3.2.3 结果分析 31

3.3 本章小结 31

第四章 多机系统次同步振荡的抑制 32

4.1 附加阻尼励磁控制 32

4.2.1 抑制原理 32

4.2.2 相位补偿环节设计 32

4.2 算例分析 33

4.3 本章小结 36

第五章 总结与展望 37

5.1 小结 37

5.2 前景展望 37

致 谢 38

参考文献 39

第一章 绪论

1.1 次同步振荡的研究背景及意义

随着城市化与工业化的不断发展，我国总体的用电需求不断上升。同时，我国的能源分布及其不均衡，大部分发电资源分布于我国西部和北部，而用电负荷主要分布在我国中部和东部。因此，我国电网输电具有大容量、远距离、跨区域的特点。为了提高线路输送能力，交流串联电容补偿和高压直流输电技术被广泛应用于电网中。但是，这两种方法都可能会导致系统发生次同步谐振，甚至会威胁到系统的安全稳定运行。

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