基于附加勵(lì)磁阻尼控制的次同步振蕩抑制的研究和應(yīng)用

摘要：大容量機(jī)組、長(zhǎng)距離輸電需要電網(wǎng)采用可控串補(bǔ)技術(shù)提高輸電能力。輸電線路的串聯(lián)電容補(bǔ)償、直流輸電、電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的加裝，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、可控硅控制系統(tǒng)、電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)的反饋?zhàn)饔玫?，均有可能誘發(fā)次同步振蕩現(xiàn)象。由于汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性較大，對(duì)軸系本身的低階扭轉(zhuǎn)模態(tài)十分敏感，呈低周高應(yīng)力的受力狀態(tài)，這種受次同步振蕩引起的機(jī)電共振直接嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。近年來(lái)盤南電廠與相關(guān)研究機(jī)構(gòu)針對(duì)次同步振蕩造成的汽輪機(jī)組大軸扭振展開(kāi)了大量研究和實(shí)踐工作，附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）便是其中一項(xiàng)重要的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：次同步振蕩;附加勵(lì)磁阻尼

一、前言

與交流輸電相比，高壓直流輸電（HVDC）技術(shù)具有大容量遠(yuǎn)距離輸電、交流系統(tǒng)之間的異步互聯(lián)、傳輸功率快速可控等特點(diǎn)，因此在電力系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛。如20世紀(jì)80年代末投運(yùn)的葛洲壩至上海南橋的直流工程，2000年投運(yùn)的天生橋至廣州的直流工程，隨后的貴廣直流、云廣直流工程等。

與直流換流站電氣聯(lián)系較強(qiáng)的發(fā)電機(jī)組，有可能與HVDC控制系統(tǒng)發(fā)生扭振相互作用，引起次同步振蕩（subsynchronous oscillation，SSO）問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題于1977年Square Butte直流輸電工程的調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)中首次被觀察到。SSO激發(fā)的汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振會(huì)造成發(fā)電機(jī)組軸系的疲勞損傷，嚴(yán)重情況下暫態(tài)過(guò)程中的強(qiáng)烈扭振甚至可以導(dǎo)致發(fā)電機(jī)大軸的瞬間斷裂。

貴州電網(wǎng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用了交直流混合輸電的方式對(duì)外輸送功率，其直流系統(tǒng)的兩個(gè)整流站又較為靠近，使得系統(tǒng)次同步振蕩特性也非常復(fù)雜。而且貴廣I、II回直流系統(tǒng)附近都有一定數(shù)量的火電機(jī)組，不僅裝機(jī)容量較大，而且與直流系統(tǒng)整流站聯(lián)系緊密。貴廣Ⅱ回興仁換流站附近的盤南電廠安裝有4臺(tái)600 MW汽輪發(fā)電機(jī)組，其出線為兩條500kV交流線路接入興仁換流站，經(jīng)貴廣直流輸電通道直接送至廣東寶安換流站。最新的研究表明，在八河-興仁一條線路檢修，發(fā)耳電廠或光照電廠停運(yùn)時(shí)，盤南電廠受直流換流站的影響較大，極有可能發(fā)生次同步振蕩（SSO）。同時(shí)受地理接線因素影響，盤南電廠發(fā)電機(jī)組經(jīng)升壓變后，通過(guò)雙回交流輸電線路直接與興安直流的興仁換流站交流側(cè)相連，因此盤南電廠受興安直流線路運(yùn)行工況的影響較大，容易發(fā)生次同步振蕩現(xiàn)象。

由于次同步振蕩引起的發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)組軸系扭振在盤南電廠發(fā)生的幾率較高，同時(shí)其危害性較大，盤南電廠會(huì)同相關(guān)機(jī)構(gòu)在2007年便開(kāi)始針對(duì)次同步振蕩引起的發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)組軸系扭振展開(kāi)研究和論證工作，并于2008年投運(yùn)了西南地區(qū)首套國(guó)產(chǎn)汽輪機(jī)組軸系扭振保護(hù)裝置（TSR）。TSR能夠在汽輪機(jī)組軸系扭振產(chǎn)生的金屬疲勞累計(jì)前切除運(yùn)行機(jī)組，防止汽輪機(jī)組大軸受應(yīng)力損壞。但是TSR僅僅針對(duì)次同步振蕩引起的發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)組軸系扭振提供保護(hù)切機(jī)功能，并不能從源頭上抑制SSO造成的汽輪機(jī)組軸系扭振，從這一角度上看TSR具有一定的局限性。在電網(wǎng)發(fā)生發(fā)生次同步振蕩時(shí)，附加勵(lì)磁阻尼裝置（SEDC）可通過(guò)發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制系統(tǒng)輸出一個(gè)同汽輪機(jī)組軸系扭振方向相反的調(diào)節(jié)信號(hào)，在一定程度上抑制由于次同步振蕩引起的發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)組軸系扭振，同TSR組成汽輪機(jī)組軸系扭振保護(hù)的兩道防線。

二、直流輸電引起次同步振蕩的原因

由直流輸電引起的發(fā)電機(jī)組次同步振蕩的原因可以細(xì)分為以下三種情況：

1、與直流輸電的電流調(diào)節(jié)器相關(guān)聯(lián);

2、與直流輸電的輔助控制相關(guān)聯(lián);

3、與直流輸電系統(tǒng)的某種不正常運(yùn)行相關(guān)聯(lián)。

其中，由HVDC輔助控制引起的SSO的原因是控制的輸入信號(hào)中包含有附近發(fā)電機(jī)組最低扭振模式的振蕩信號(hào)，在不利情況下這個(gè)信號(hào)經(jīng)過(guò)直流輸電系統(tǒng)放大以后，造成了發(fā)電機(jī)組的SSO負(fù)阻尼。對(duì)于這種情況，解決問(wèn)題的方法非常簡(jiǎn)單，只要在輔助控制器中加入陷波濾波器，將輸入信號(hào)中的扭振頻率分量信號(hào)濾除，就消除了輔助功率控制器與發(fā)電機(jī)組之間的負(fù)阻尼相互作用。

由HVDC電流調(diào)節(jié)器引起的SSO是由HVDC的快速控制引起的。HVDC系統(tǒng)引起扭振可用圖1加以解釋。

若與整流站緊密耦合的發(fā)電機(jī)上受到微小轉(zhuǎn)子機(jī)械擾動(dòng)小擾動(dòng)，導(dǎo)致某一扭振模態(tài)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)角攝動(dòng)，將引起機(jī)端電壓幅值與相位的相應(yīng)攝動(dòng)，從而導(dǎo)致?lián)Q流母線電壓幅值與相位的攝動(dòng)。對(duì)應(yīng)于換流母線電壓相位的攝動(dòng)，換流閥觸發(fā)角將產(chǎn)生相同的攝動(dòng)，從而導(dǎo)致直流電壓和電流產(chǎn)生攝動(dòng)，而對(duì)應(yīng)于換流母線電壓幅值的攝動(dòng)，同樣會(huì)使直流電壓和電流產(chǎn)生攝動(dòng)。上述兩者的作用將導(dǎo)致直流電壓和電流偏離平衡狀態(tài)，而HVDC控制將感應(yīng)這種偏差并加以快速校正和調(diào)整，引起發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的攝動(dòng)，最終又反饋?zhàn)饔糜跈C(jī)組軸系。如果發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速變化與由此引起的電磁轉(zhuǎn)矩變化之間的相位滯后（包括閉環(huán)控制系統(tǒng)的附加相位滯后）超過(guò)90度，則將形成一種正反饋性質(zhì)的扭振相互作用，不斷助增振動(dòng)幅值，導(dǎo)致軸系扭振失穩(wěn)。

具有定電流（定功率）控制的直流輸電系統(tǒng)所輸送的功率是與網(wǎng)絡(luò)頻率無(wú)關(guān)的，因此直流輸電系統(tǒng)對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的頻率振蕩不起阻尼作用，對(duì)汽輪發(fā)電機(jī)組的次同步振蕩也不起阻尼作用。但這本身不足以構(gòu)成次同步振蕩不穩(wěn)定。只有在一系列不利因素同時(shí)作用時(shí)，才可能產(chǎn)生次同步振蕩不穩(wěn)定。這些不利因素包括：

1、汽輪發(fā)電機(jī)組與直流輸電整流站距離很近;

2、該汽輪發(fā)電機(jī)組與交流大電網(wǎng)聯(lián)系薄弱;

3、該汽輪發(fā)電機(jī)組的額定功率與直流輸電輸送的額定功率在同一個(gè)數(shù)量級(jí)上。

次同步振蕩與HVDC系統(tǒng)運(yùn)行工況、控制參數(shù)、輸送功率、直流線路參數(shù)，以及發(fā)電機(jī)同直流輸電線的耦合緊密程度等因素有關(guān)。

三、盤南電廠次同步振蕩分析的研究方法

對(duì)于次同步振蕩問(wèn)題的重視起源于上世紀(jì)六十年代發(fā)生在美國(guó)Mohave電廠的軸系扭振事故，時(shí)至今日較成熟的電力系統(tǒng)次同步振蕩問(wèn)題分析方法主要有：機(jī)組作用系數(shù)法、特征值分析法、復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法、時(shí)域仿真法。粗選方法是機(jī)組作用系數(shù)法，細(xì)選方法包括特征值分析法、復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法、時(shí)域仿真法，對(duì)于盤南電廠次同步振蕩分析的機(jī)網(wǎng)仿真模型主要采用時(shí)域仿真法展開(kāi)分析。時(shí)域仿真可用于分析包括次同步振蕩在內(nèi)的各種機(jī)網(wǎng)相互作用問(wèn)題，它采用數(shù)值積分的方法逐步求解描述整個(gè)系統(tǒng)的微分方程組。它可以詳細(xì)模擬發(fā)電機(jī)、系統(tǒng)控制器，以及各種類型故障、斷路器動(dòng)作等，還可以考慮各種非線性設(shè)備的暫態(tài)過(guò)程。該方法采用的模型可以是線性的，也可以是非線性的，網(wǎng)絡(luò)元件可以采用集中參數(shù)模型，也可采用分布參數(shù)模型。發(fā)電機(jī)軸系的質(zhì)量塊-彈簧模型中的軸系可以劃分得更細(xì)，甚至可以采用分布參數(shù)模型。利用該方法，不但能對(duì)電網(wǎng)中由于小擾動(dòng)引起的次同步諧振進(jìn)行分析，還可以對(duì)電網(wǎng)大擾動(dòng)過(guò)程（如故障、進(jìn)行重合閘等）引發(fā)的次同步諧振問(wèn)題進(jìn)行分析。

四、盤南電廠次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在建立了盤南電廠軸系參數(shù)模型和電氣參數(shù)模型后，利用PSCAD/EMTDC軟件來(lái)建立盤南電廠的SSO機(jī)網(wǎng)仿真模型，用以評(píng)估盤南電廠次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)。在電網(wǎng)的各類運(yùn)行方式下，重點(diǎn)計(jì)算盤南電廠在全線運(yùn)行方式下貴廣Ⅰ、Ⅱ回直流線路對(duì)盤南電廠的機(jī)組作用系數(shù)（UIF），UIF值越大，表明次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)越高。為節(jié)約篇幅，以下僅列出電網(wǎng)各類運(yùn)行方式下，八河至興仁換一條檢修狀態(tài)時(shí)盤南電廠的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，所有方式均按照盤南電廠投入3臺(tái)發(fā)電機(jī)滿負(fù)荷運(yùn)行計(jì)算。

分析上述表格數(shù)據(jù)可以得到，當(dāng)枯大運(yùn)行，八河-興仁換一條線路檢修，停光照電廠時(shí)，盤南電廠的UIF系數(shù)大于閾值0.1，說(shuō)明在這種情況下，盤南電廠受直流換流站影響較大，極有可能發(fā)生次同步振蕩。從盤南電廠的機(jī)組綜合作用系數(shù)的構(gòu)成來(lái)分析，來(lái)自興安直流的機(jī)組作用系數(shù)大于來(lái)自高肇直流的機(jī)組作用系數(shù)，說(shuō)明興安直流與盤南電廠的相互作用大于高肇直流與盤南電廠的相互作用，這與盤南電廠的地理接線情況有關(guān)：盤南電廠發(fā)電機(jī)組經(jīng)升壓變后，通過(guò)雙回線直接與興安直流的興仁換流站的交流側(cè)相連，所以盤南電廠受興安直流的影響較大，這也是其易發(fā)生SSO問(wèn)題的原因之一。

五、附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）的工作原理

SEDC作為一種抑制次同步諧振或振蕩（SSR/SSO）的有效手段，最早于20世紀(jì)70年代在美國(guó)兩個(gè)電廠（Navajo和Jim Bridger）得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)首例SEDC工業(yè)裝置安裝于內(nèi)蒙古上都電廠，用以解決固定串補(bǔ)輸電帶來(lái)的SSR問(wèn)題，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證了控制效果。

SEDC的功能結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。其采用汽輪機(jī)高壓缸轉(zhuǎn)速信號(hào)作為反饋信號(hào)，通過(guò)帶通濾波得到各個(gè)扭振模態(tài)的振蕩分量，再經(jīng)過(guò)比例和移相環(huán)節(jié)得到各個(gè)模態(tài)的控制信號(hào)，相加后形成總的SEDC控制輸出，經(jīng)限幅后疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)上，從而在勵(lì)磁繞組上產(chǎn)生次同步頻率電壓和電流，進(jìn)而形成次同步頻率的附加電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)抑制SSO的目的。

勵(lì)磁系統(tǒng)模型一般由自動(dòng)電壓閉環(huán)調(diào)節(jié)（AVR）、PSS及各種限制、保護(hù)器組成。其中：AVR產(chǎn)生勵(lì)磁電壓的直流分量，維持機(jī)端電壓;PSS產(chǎn)生勵(lì)磁電壓的低頻分量（一般是0.2～2.5Hz），控制系統(tǒng)可能產(chǎn)生的低頻的機(jī)電振蕩模態(tài)。

附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)抑制SSR。SEDC產(chǎn)生的模態(tài)控制信號(hào)是疊加在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器原有控制信號(hào)上，并共同作用于可控硅整流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)阻尼SSO目標(biāo)的。附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）產(chǎn)生勵(lì)磁電壓的次同步頻率分量（一般是10～40Hz），抑制系統(tǒng)可能產(chǎn)生的SSO模態(tài)。

廣義上講，三者的控制輸出是獨(dú)立的，系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，SEDC并不會(huì)產(chǎn)生直流或低頻的勵(lì)磁電壓分量，因此不會(huì)影響勵(lì)磁系統(tǒng)（AVR和PSS）的功能。

六、項(xiàng)目進(jìn)度

盤南電廠附加勵(lì)磁阻尼控制器的研究和試驗(yàn)是貴州電力系統(tǒng)“基于次同步振蕩的附加勵(lì)磁阻尼和次同步阻尼協(xié)同抑制”科研項(xiàng)目的一部分。在盤南電廠開(kāi)展的研究和調(diào)試工作主要分為四個(gè)階段，首先是電網(wǎng)次同步振蕩對(duì)盤南電廠影響的理論分析;其次是SEDC與ABB公司UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)室仿真接口通過(guò)性試驗(yàn)，第三階段是SEDC與ABB公司UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)接口的RTDS動(dòng)模仿真試驗(yàn)，最后是現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)接口和模擬仿真試驗(yàn)。

1、試驗(yàn)室仿真接口通過(guò)性試驗(yàn)

項(xiàng)目第一階段電網(wǎng)次同步振蕩對(duì)盤南電廠影響的理論分析主要由華北電力大學(xué)承擔(dān)，盤南電廠主要參與的是后三個(gè)階段的試驗(yàn)和調(diào)試工作。第二階段SEDC與ABB公司UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)室仿真接口通過(guò)性試驗(yàn)主要考察SEDC次同步頻率控制信號(hào)通過(guò)ABB UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的情況，將SEDC 輸出信號(hào)疊加在勵(lì)磁系統(tǒng)控制信號(hào)上，作為勵(lì)磁系統(tǒng)最終的控制信號(hào)控制勵(lì)磁整流橋。記錄SEDC 輸出信號(hào)，勵(lì)磁系統(tǒng)控制信號(hào)，勵(lì)磁整流橋輸出勵(lì)磁電壓，勵(lì)磁電流。試驗(yàn)的主要目的在于考察SEDC次同步頻率控制信號(hào)通過(guò)ABB UNITROL 5000勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)后，對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能以及PSS不能有影響。

通過(guò)性試驗(yàn)表明：SEDC輸出16Hz、26Hz、30Hz控制信號(hào)時(shí)能夠通過(guò)勵(lì)磁整流橋，不產(chǎn)生其他頻率分量，不相互影響;SEDC控制信號(hào)不影響勵(lì)磁系統(tǒng)正常輸出（勵(lì)磁電壓直流分量仍約為17.0 V）;SEDC控制信號(hào)與勵(lì)磁整流橋勵(lì)磁電壓與勵(lì)磁電流幅值成正比關(guān)系;幅值相同，但頻率不同的勵(lì)磁電壓會(huì)產(chǎn)生不同幅值的勵(lì)磁電流，原因是負(fù)載阻抗隨頻率增加而增大，導(dǎo)致勵(lì)磁電流隨頻率增加而減小。

2、RTDS動(dòng)模仿真試驗(yàn)

RTDS動(dòng)模仿真試驗(yàn)首先利用實(shí)時(shí)數(shù)字仿真儀RTDS整理收集盤南電廠發(fā)電機(jī)組、勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及電網(wǎng)系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)行系統(tǒng)建模。在這一模型下開(kāi)展SEDC參數(shù)優(yōu)化及抑制效果試驗(yàn)，整定優(yōu)化SEDC參數(shù)，進(jìn)行RTDS仿真模擬系統(tǒng)在各種關(guān)鍵、典型運(yùn)行方式下由故障引發(fā)的次同步振蕩，實(shí)現(xiàn)次同步振蕩的抑制效果。

試驗(yàn)以盤南電廠為研究對(duì)象，其余的外部機(jī)組和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行等值，基于RTDS仿真模擬枯大模式，全線運(yùn)行不停機(jī)情況下構(gòu)造各種故障引發(fā)次同步振蕩，將實(shí)際勵(lì)磁控制器和SEDC裝置接入RTDS仿真模型進(jìn)行閉環(huán)試驗(yàn)，分析驗(yàn)證各種情況下SEDC抑制次同步振蕩的效果，同時(shí)重復(fù)驗(yàn)證SEDC輸出次同步信號(hào)的勵(lì)磁通過(guò)性。

RTDS動(dòng)模仿真試驗(yàn)主要驗(yàn)證了SEDC裝置在動(dòng)態(tài)模型中對(duì)于抑制盤南電廠直流輸電工程產(chǎn)生的次同步振蕩問(wèn)題，本次試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明：

1）SEDC裝置與勵(lì)磁系統(tǒng)相配合能夠滿足盤南電廠抑制次同步振蕩的需要;

2）輸出次同步頻率控制信號(hào)能夠通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)形成次同步頻率的勵(lì)磁電壓，在不產(chǎn)生其他頻率諧波分量，不影響勵(lì)磁電壓直流分量的同時(shí)，能夠保證與控制信號(hào)的線性關(guān)系;

3）SEDC同時(shí)輸出多個(gè)次同步頻率控制信號(hào)至勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，信號(hào)之間不會(huì)產(chǎn)生相互影響，且仍能保持第2條中單獨(dú)輸入時(shí)的特性;

4）SEDC裝置接入勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)原有的功能無(wú)影響;

5）在典型大擾動(dòng)情況下，加裝SEDC可以提高對(duì)次同步振蕩的阻尼，明顯加快次同步振蕩產(chǎn)生扭振的收斂速度。

3、現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)接口試驗(yàn)

試驗(yàn)前，在盤南電廠#1機(jī)組上安裝了北京四方公司生產(chǎn)的CSC-811P型汽輪發(fā)電機(jī)組附加勵(lì)磁阻尼控制裝置，并開(kāi)放了盤南電廠#1機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)與試驗(yàn)用激勵(lì)裝置（SEDC裝置）的相關(guān)接口?，F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)接口試驗(yàn)的目的在于實(shí)測(cè)盤南電廠#1機(jī)組汽輪機(jī)軸系的次同步模態(tài)頻率和阻尼，并整定SEDC裝置參數(shù)，測(cè)試SEDC裝置對(duì)PSS功能的影響，考察SEDC對(duì)次同步振蕩抑制的效果。

現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)接口試驗(yàn)分為以下幾個(gè)試驗(yàn)：

1）勵(lì)磁現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)性試驗(yàn)，利用CSC-817汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振測(cè)試儀輸出次同步頻率電流信號(hào)，觀察勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的響應(yīng)，判斷接口是否正常工作;

2）頻率掃描試驗(yàn)，確定機(jī)組準(zhǔn)確的模態(tài)頻率;

3）阻尼模態(tài)測(cè)量試驗(yàn)，確定機(jī)組的阻尼水平;

4）SEDC裝置的開(kāi)環(huán)特性測(cè)試，激發(fā)-抑制試驗(yàn)，整定SEDC的移相、增益參數(shù)，檢驗(yàn)機(jī)組SEDC裝置的激勵(lì)抑制效果。

5）PSS阻尼效果校核試驗(yàn)，檢驗(yàn)機(jī)組在有無(wú)SEDC兩種情況下的PSS阻尼效果有無(wú)區(qū)別。

七、汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振附加勵(lì)磁阻尼控制器簡(jiǎn)介

盤南電廠目前選用的SEDC是北京四方公司生產(chǎn)的CSC-811P 系列汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振附加勵(lì)磁阻尼控制器，該控制器運(yùn)用最優(yōu)綜合勵(lì)磁控制實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)電機(jī)次同步諧振大范圍內(nèi)所有振蕩模式的抑制，進(jìn)而提高機(jī)組對(duì)于次同步振蕩的模態(tài)阻尼。四方公司是目前國(guó)內(nèi)唯一提供機(jī)組軸系扭振保護(hù)與控制設(shè)備的廠家，這項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)這項(xiàng)領(lǐng)域的空白，為解決我國(guó)次同步振蕩問(wèn)題提供了一種有效的控制和保護(hù)手段。

八、現(xiàn)場(chǎng)模擬仿真附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）抑制效果分析

本文第四節(jié)中對(duì)于盤南電廠次同步振蕩風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已有結(jié)論，當(dāng)枯大運(yùn)行，八河-興仁換一條線路檢修，停光照電廠時(shí)，盤南電廠發(fā)生次同步振蕩的風(fēng)險(xiǎn)為最大。針對(duì)這種運(yùn)行方式，現(xiàn)場(chǎng)模擬仿真附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）對(duì)于SSO的抑制效果。

1、盤南電廠不加SEDC時(shí)：盤南1#機(jī)組轉(zhuǎn)速差緩慢收斂，模態(tài)一的衰減率為-0.0116，模態(tài)二的衰減率為-0.0176，模態(tài)三的衰減率為-0.0425。

2、盤南電廠只在1#機(jī)組施加SEDC時(shí)：盤南1#機(jī)組轉(zhuǎn)速差快速收斂，模態(tài)一的衰減率為-0.1671，模態(tài)二的衰減率為-0.0834，模態(tài)三的衰減率為-0.2305。

相對(duì)于沒(méi)有施加SEDC控制的1#機(jī)組轉(zhuǎn)速差收斂效果而言，施加了SEDC控制的1#機(jī)組具有更加明顯的收斂效果。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)模擬仿真附加勵(lì)磁阻尼控制器（SEDC）抑制效果分析表明：采用SEDC控制能顯著提高各個(gè)扭振模態(tài)的阻尼，有效抑制次同步振蕩，在所有擾動(dòng)試驗(yàn)下軸系扭振收斂時(shí)間不超過(guò)20秒，保證了機(jī)組和電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到了預(yù)期的控制目標(biāo)，同時(shí)SEDC能顯著提高機(jī)組模態(tài)阻尼，有效抑制盤南電廠的次同步振蕩（SSO），防止汽輪發(fā)電機(jī)組軸系因扭振而損壞。

九、次同步振蕩抑制系統(tǒng)功能展望

隨著遠(yuǎn)距離，大功率直流輸電系統(tǒng)的普及，由于次同步振蕩造成與直流換流站電氣聯(lián)系較強(qiáng)的發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)組大軸扭振的問(wèn)題的嚴(yán)重性日益加強(qiáng)，考慮到直流輸電系統(tǒng)中次同步阻尼（SSDC）對(duì)抑制大擾動(dòng)引發(fā)的次同步振蕩非常有效，但在電網(wǎng)出現(xiàn)幅值較小的擾動(dòng)時(shí)難以有效抑制次同步振蕩，對(duì)于類似于盤南電廠這樣距離換流站比較近的發(fā)電廠，目前提出了附加勵(lì)磁阻尼（SEDC）和次同步阻尼（SSDC）的協(xié)同抑制方案，在發(fā)電機(jī)組側(cè)施加SEDC，在換流站側(cè)施加SSDC，進(jìn)一步抑制電網(wǎng)中出現(xiàn)的小幅擾動(dòng)現(xiàn)象，消除機(jī)組軸系疲勞損耗。

參考文獻(xiàn)：

[1]《基于附加勵(lì)磁阻尼和直流阻尼控制的次同步振蕩協(xié)同抑制研究-技術(shù)報(bào)告》北京四方公司、華北電力大學(xué)、貴州電力試驗(yàn)研究院

[2]《基于附加勵(lì)磁阻尼和直流阻尼控制的次同步振蕩協(xié)同抑制研究4-RTDS動(dòng)模試驗(yàn)報(bào)告》北京四方公司、華北電力大學(xué)、貴州電力試驗(yàn)研究院、盤南電廠

[3]《盤南電廠#1機(jī)SEDC性能試驗(yàn)報(bào)告》北京四方公司、盤南電廠、貴州電力試驗(yàn)院

[4]《貴州盤南電廠#1機(jī)組SEDC參數(shù)測(cè)量試驗(yàn)報(bào)告》北京四方公司、盤南電廠、貴州電力試驗(yàn)研究院

作者簡(jiǎn)介：許新宇，1972年10月19日出生，男，貴州粵黔電力有限責(zé)任公司總經(jīng)理，1995年畢業(yè)于上海電力學(xué)院自動(dòng)控制系熱工過(guò)程自動(dòng)化專業(yè)，2014年01月畢業(yè)于四川網(wǎng)絡(luò)教育工商管理專業(yè)本科，1995年7月進(jìn)入某廠參加工作。