PDF《多送出直流系统送端故障引发稳定破坏机理分析》

1 送端故障引发直流功率瞬降特性 直流送端近区发生短路故障, 引起整流站电压 大幅跌落, 由于逆变站电压不变, 因而直流电流瞬时 减小.整流侧一般设置定电流控制, 检测到电流减 小后, 整流侧极控迅速拉小触发角到最小值( 一般为

5 ° ) .故障期间, 直流功率随电压跌落而瞬时降低甚 至中断;

故障清除后, 直流功率随着整流站电压恢复 而逐渐恢复到正常值[

1 3 G

1 8 ] .为防止故障清除后出现 冲击电流, 整流侧一般还设置最小触发角控制(rectifiera l p h am i nl i m i t , R AML) , 检测到整流侧 发生故障后, 根据电压下降程度分挡提高触发角最

6 4

1 第3 9卷第2 0期2015年1 0月2 5日Vol.39N o .

2 0O c t .

2 5,

2 0

1 5 D O I :

1 0.

7 5

0 0 / A E P S

2 0

1 4

1 1

0 1

0 0

6 h t t p : / / ww w. a e p s G i n f o . c o m 小值( 一般为2

5 ° 和4

5 ° 两挡) [

1 9 ] . 整流侧交流系统故障后的直流功率特性和故障 点与整流站的电气距离密切相关.故障 点距离越 近, 整流站电压瞬降幅值越大, 由于整流侧触发角已 经到达最小值, 因此直流功率瞬降幅值也越大.整 流站出口处发生故障是最严重的情况, 故障期间整 流站电压瞬降到0, 直流功率也因此瞬降到0.

2 多回直流功率瞬降系统稳定性分析 为了从物理本质上解释多回直流功率瞬降引发 送端系统稳定破坏的现象, 本文从能量角度[

2 0 G

2 1] 对 三区域交直流等值模型进行稳定性分析. 三区域交直流互联系统等值模型如图1所示. 图1 三区域交直流互联系统等值模型 F i g .

1 T h r e e G a r e aA C / D Ce q u i v a l e n tm o d e l 图1中: E1, E2, E3 和δ 1, δ 2, δ

3 分别为等值发 电机内电势及转子角;

U1, U2, U3 和θ 1, θ 2, θ

3 分别 为母线电压幅值及相角;

x1, x2, x3 为等值线路电 抗;

x1 2为区域1, 2之间联络线电抗;

PG 1, PG 2, PG

3 为等值发电机出力;

PL 1, PL 2, PL

3 为负荷功率;

PA

1 2 和PD

1 3分别为区域1, 2和区域1, 3之间传输功率. 区域1, 2通过交流同步互联, 区域1, 3通过直 流异步互联, 以下分别讨论区域1, 2之间不同功率 流向情况下的失稳模式. 2.

1 区域1向2送电情况 区域1向2送电情况下, 区域1, 2等值发电机 的转子运动方程为: M1 d δ

2 1 d t

2 =PG

1 - U1 U2 x1

2 s i n ( θ

1 -θ 2) -PD

1 3 -PL

1 M2 d δ

2 2 d t

2 =PG

2 + U1 U2 x1

2 s i n ( θ

1 -θ 2) -PL

2 ì ? í ? ? ? ? ? (

1 ) 式中: M1 和M2 为等值发电机惯量;

t为时间. 为了进行定量分析, 需要将上述两机转子运动 方程转化为单机形式.假设区域 1,

2 之 间为弱互 联, 则其联络线电抗( 标幺值) 远大于等值发电机电 抗( 标幺值) , 可作近似θ 1≈ δ 1, θ 2≈ δ 2, 分别除以惯 量后将两式相减, 并令等效功角δ ′= δ 1- δ 2, 可得单 机转子运动方程为: d δ ′

2 d t

2 = PG

1 M1 - PG

2 M2 ? è ? ? ? ÷ - PD

1 3 M1 - PL

1 M1 - PL

2 M2 ? è ? ? ? ÷ -

1 M1 +

1 M2 ? è ? ? ? ÷ U1 U2 x1

2 s i nδ ′ (

2 ) 为简化推导, 忽略发电机调速器动作以及负荷 功率变化, 上式可以简化为: d δ ′

2 d t

2 =Pm ′-Pe m a x ′ s i nδ ′ (

3 ) 式中: Pm ′= ( PG

1 / M1 -PG

2 / M2 ) -PD

1 3 / M1 - ( PL

1 / M1-PL

2 / M2) 为等效机械功率;

Pe m a x ′ =(

1 / M1+1 / M2) U1 U2 / x1 2为........