文档介绍：华北电力大学
电气与电子工程学院
部分项目简介
2009年7月10日
1、串补(可控串补)对次同步谐振及外送能力影响研究
一、目的和意义
“西电东送”北通道中新的火电基地建成投运,发端大多采用60万千瓦等级的大容量汽轮机机组,输电距离可达300-900公里,如内蒙古上都电厂、托克托电厂等大容量火电厂的外送工程均规划采用串联电容补偿。在这种远距离、较高串补度的“点对网”输电模式中,不适当的串补度可能引发严重的次同步谐振(SSR)问题,造成发电机大轴扭振破坏。次同步谐振已成为威胁机组安全和电网稳定的现实难题,而我国在次同步谐振预防和抑制相关领域的工程应用尚属空白。针对我国电网的实际情况,考察各串补工程面临的次同步谐振风险,研究固定串补及可控串补对次同步谐振的影响,考察次同步谐振的参数特性,进而提出抑制次同步谐振的策略,将弥补我国在该领域的空白,在有效提高输电线路输送能力的基础上,避免次同步谐振带来的破坏,保证机组和电网运行的安全性和可靠性,对“西电东送”规划的顺利实施意义重大。
二、项目的主要内容和预期成果
本项目以内蒙煤电基地外送串补工程为依托,针对以下内容进行研究:
1、利用模态分析技术,对发电机的模态进行分析,求得轴系的自然振荡频率和对应的振型,进一步分析考察系统面临的次同步谐振风险。
2、研究固定串补及可控串补对次同步谐振的影响,从技术性和经济性上比较固定串补及可控串补各自的优缺点,分析可控串补抑制次同步谐振的机理,探讨利用可控串补抑制次同步谐振的可行性。
3、研究次同步谐振的参数影响特性,针对机组出力、电厂开机台数、线路投运数及负荷不同的运行方式,考察次同步谐振发展的趋势,并形成规律性结论,提出规避次同步谐振的措施及建议。
4、根据以上分析结果,综合形成抑制次同步谐振的策略,采取主动措施及辅助措施相结合的方法,从根本上消除或避免次同步谐振问题,保证电厂电力送出和安全运行。
三、采取的研究方法和技术路线
可采取时域仿真(如电磁暂态软件PSCAD/EMTDC、EMTP等)及频域仿真(特征值分析法)相结合的方法开展研究,以时域下精细化的仿真模型验证频域仿真的结果,形成结论的支撑,保证次同步谐振抑制策略的有效性和可行性。
2、FACTS 技术用于提高电网输送能力的方案设计研究
一、目的和意义
电网输送能力的提高已成为我国能源优化配置、环境资源有效利用的重要内容。建设具有更高输送能力的输电线路及提高已有线路走廊的输送能力已成为电力设计、运行、科研部门的重要议题。国家电网公司制定的科技发展框架中也将提高电网的输送能力放在显著位置。已有运行示例和试验研究表明,基于电力电子的柔性交流输电技术(FACTS)已成为提高电网输送能力的有效技术。FACTS技术为一组不同拓扑结构、不同控制策略的电力电子设备。其中串联形式的FACTS技术,包括可控串补(TCSC)、晶闸管控制的移相器(TCPS)、统一潮流控制器(UPFC)、及用于交流输电线路改造成直流输电的三极直流输电技术都可用于提高电网的输送能力。本项目通过建立这些典型PACTS设备的模型,比较分析各类FACTS技术对于提高电网输送能力的作用及其性价比。通过多目标优化,给出FACTS设备的选型、装设容量、地点及控制策略。通过本项目的研究工作及得到的分析设计软件,为提高电网输送能力提供解决方案,为方案的实施提供设计方法。
二、项目的主要内容和预期成果
项目的主要内容包括:
用于提高电网输送能力的FACTS设备建模:
可控串补(TCSC)用于提高电网输送能力的机电暂态模型的建立;
晶闸管控制的移相器(TCPS)用于提高电网输送能力的机电暂态模型的建立;
统一潮流控制器(UPFC)用于提高电网输送能力的机电暂态模型的建立;
三极直流输电技术机电暂态模型的建立。
建立包括输送能力提高比率、潮流控制作用及系统造价在内的多目标优化函数,比较分析各类FACTS技术对于提高电网输送能力的作用及其性价比,给出FACTS设备的选型、装设容量、地点及控制策略。
编制基于PSASP或BPA等机电分析软件的FACTS技术应用方案设计程序。使FACTS设备的选型、装设容量、地点及控制策略设计工作程序化。程序的功能模块包括:FACTS结构、参数与控制策略确定、电网与FACTS设备数据链接、多种方式下的潮流与稳定计算、输出数据分析处理及反馈修正设计,针对变化的系统运行工况,给出FACTS设备相对应的运行及控制变化曲线。
结合华北电网实例,给出FACTS技术用于提高电网输送能力的方案确定及相关设计。
项目的主要成果包括:
FACTS设备用于提高电网输送能力的方案设计方法;
FACTS设备用于提高电网输送能力的方案设计软件;
发表论文、人才培养及鉴定报奖;
三、采取