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《华北电力大学》 2015年
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水电孤岛直流送出系统的频率稳定性研究

张梦琳  
【摘要】:随着我国直流输电技术的发展以及西电东送和全国联网工程的实施,高压直流系统在我国电力输送环节中发挥着越来越重要的作用。然而,由于线路检修、故障导致整流站与主网断开或为了输送与主网无联系的特定电厂的电力,直流输电送端会与若干电厂形成相对独立的孤岛系统。当高压直流输电系统处于孤岛方式运行时,系统维持频率稳定性能力弱,再加上水轮机原动机部分的扰动与直流系统之间的耦合作用,如果控制措施不当,极有可能引发水轮机组参与下的送端孤岛出现低频振荡现象。研究表明,水轮机尾水管涡带产生的水压脉动会引起孤岛系统的频率振荡。本文首先建立了水机电耦合系统模型,然后在原有的考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型并给出了新的水压脉动函数的极点图。由极点图可知,仅用正弦或余弦信号模拟尾水管水压脉动建立的模型可能会漏掉不稳定极点,但新的水压脉动函数也对直流频率限制器的构造和参数有了更高的要求。其次,本文在PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台下搭建了包含4台水轮发电机组的送端孤岛直流送出系统的仿真模型,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间Tw、调速器参数KD对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间Te对频率振荡的影响较小。最后,在频率振荡的抑制方法方面,本文主要采用改进的直流频率限制器来抑制由尾水管水压脉动引起的送端孤岛频率振荡问题。通过对调速器参数进行调整,将调速器的死区与直流频率限制器的死区配合使用,最终将孤岛的频率抑制在50Hz左右,频率限制器的抑制效果良好。
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM712

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