并網統一潮流控制器影響系統機電振蕩模式的阻尼轉矩分析

任必興, 杜文娟, 王海風

(新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學), 北京市 102206)

0 引言

中國第一臺、世界第四臺統一潮流控制器(UPFC)已與2015年底在江蘇南京建成[1-2],世界上電壓等級最高、容量最大的蘇南500 kV的UPFC于2017年底在蘇州順利投運;柔性交流輸電(FATCS)裝置在中國華東地區的裝備容量不斷提升,對電網的動態影響作用凸顯。作為FACTS家族中最先進的代表,UPFC能有效調節線路潮流、支撐電壓、提高暫態穩定性[3-5]。目前國內外學者針對UPFC影響低頻振蕩的研究主要集中于UPFC附加阻尼控制改善系統弱阻尼,在UPFC的主控制回路上附加一個結構類似于電力系統穩定器(PSS)的器件是其進行阻尼優化的主要方式[6-12]。在文獻[9-10]基礎上,文獻[11]研究了多機電力系統中裝設UPFC的最佳阻尼通道選取與附加穩定器的協調設計。文獻[12]提出在其多個控制回路上附加多個阻尼控制器來阻尼多模態振蕩,并采用可控性指標對多個弱阻尼模態分別選擇最為有效的控制回路。

阻尼轉矩分析(damping torque analysis,DTA)理論主要基于發電機轉子運動承受電磁轉矩的物理概念,最早提出是基于單機無窮大電力系統的線性化Phillips-Heffron模型[13-14]。在此基礎上,H. F. Wang團隊的研究工作致力于將DTA方法推廣應用于多機電力系統[15-20]。H. F. Wang早期的突破性研究工作是在Phillips-Heffron模型的基礎上,將DTA法擴展到含晶閘管型FACTS裝置的小規模多機電力系統[13,15],并從理論上證明了模式分析法與DTA法具有最終結果的一致性[16]。在文獻[16]的基礎上,文獻[17]推導了適合于DTA應用于大規模實際電網的全系統線性化模型,該模型可以統一多種控制器模型并有效整合至系統模型。……