海上風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)VSC-HVDC并網(wǎng)的次同步振蕩與抑制

邊曉燕, 丁 煬, 買(mǎi) 坤, 周歧斌, 趙 耀, 唐隴軍

(1. 上海電力學(xué)院電氣工程學(xué)院, 上海市 200090; 2. 國(guó)網(wǎng)河北省電力有限公司滄縣供電分公司, 河北省滄州市 061000;3. 上海大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院， 上海市 200444; 4. 國(guó)家電網(wǎng)華東電力調(diào)控分中心, 上海市 200120)

0 引言

近年來(lái),隨著遠(yuǎn)距離海上風(fēng)電的規(guī)劃和發(fā)展,常采用基于電壓源換流器的柔性直流(VSC-HVDC)輸電技術(shù)向陸上交流系統(tǒng)輸送電能[1-3],這在提高輸電系統(tǒng)可控性的同時(shí),也帶來(lái)了威脅系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的次同步振蕩(sub-synchronous oscillation,SSO)問(wèn)題[4-6]:一方面,由于海上風(fēng)電機(jī)組軸系各質(zhì)塊的彈性系數(shù)相比傳統(tǒng)內(nèi)陸風(fēng)電機(jī)組而言較大[7],造成軸系的自然扭振頻率較高,在風(fēng)速擾動(dòng)或電網(wǎng)故障時(shí),將引起風(fēng)電機(jī)組軸系出現(xiàn)次同步扭振相互作用(sub-synchronous torsional interaction,SSTI)的風(fēng)險(xiǎn);另一方面,由于VSC-HVDC控制裝置與風(fēng)電機(jī)組控制裝置之間相互作用,削弱系統(tǒng)阻尼,由此產(chǎn)生機(jī)電耦合,還將引起線路功率出現(xiàn)次同步振蕩,對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行造成新的沖擊,由于該現(xiàn)象是一種新型的次同步振蕩形式[8],本文將其定義為次同步裝置相互作用(sub-synchronous equipment interaction,SSEI),以便后續(xù)的研究。

與火電機(jī)組軸系扭振不同,近幾年出現(xiàn)的由于柔性高壓直流等快速功率調(diào)節(jié)裝置激發(fā)的SSTI是一種新型的軸系振蕩現(xiàn)象[9-10]。有報(bào)道稱(chēng),雙饋風(fēng)電機(jī)組在實(shí)際運(yùn)行中,其軸系關(guān)鍵部件齒輪箱損毀率高達(dá)40%～50%[11],軸系扭振將嚴(yán)重影響到軸系各部件的使用壽命,甚至出現(xiàn)軸承斷裂,造成長(zhǎng)時(shí)間的停機(jī)[12-13]。至今,國(guó)內(nèi)外關(guān)于風(fēng)電機(jī)組軸系扭振的研究尚少,主要集中在形成原因及阻尼控制方面[14-17],同時(shí),上述文獻(xiàn)均是針對(duì)雙饋風(fēng)電機(jī)組本身出現(xiàn)扭振現(xiàn)象進(jìn)行的研究。……