在电压开关函数和交流侧电压的调制下,送、受两端直流电压中含有恒定的直流分量和频率为12kf1及12kf2的谐波分量,从而导致直流电流中含有相应的直流和谐波分量。
根据式,直流电流和换流站电流开关函数调制将产生换流站交流侧电流。以送端换流站为例,送端换流站电流开关函数与直流电流作用产生交流侧电流的调制过程如示。
表1送端交流侧电流调制过程电流开关函数直流电流交流侧电流基波分量f1直流分量基波分量f1特征谐波(12m±1)f1直流分量特征谐波(12m±1)f1基波分量f1谐波分量12nf1主相关谐波(12n±1)f1特征谐波(12m±1)f1谐波分量12nf1次相关谐波(12m±1)f1±12nf1基波分量f1谐波分量12nf2互调主相关谐波12nf2±f1特征谐波(12m±1)f1谐波分量12nf2互调次相关谐波(12m±1)f1±12nf2说明:n=1,2,3,…;m=1,2,3,…。
根据,互调次相关谐波中含有基频附近的频率为f1±12(f1-f2)的次同步和超同步谐波分量,因此可能对换流站邻近的发电机组正常安全运行产生威胁。2时域仿真模型以及频域复转矩系数法2。1轴系自然扭振频率的计算笔者根据三峡的实际网络结构和参数建立了三峡直流输电系统的时域仿真模型。
仿真模型中的发电机组是模拟三峡电厂水轮发电机组。直流系统模拟三峡到华中双极±500kV高压直流输电系统。为了研究互调谐波对电站水轮发电机组轴系的影响,笔者根据“质量-弹簧”系统数学模型,建立了分别考虑水轮机转轮、水轮机转轴以及发电机转子三质块相互作用的机组轴系机械仿真子系统。
通过电磁转矩作为中间变量与发电机电气仿真子系统统一连接成能够考虑机组轴系与电力系统相互作用的发电机组仿真模型。
文中根据轴系的尺寸和材料的机械特性近似估算出各质块的惯性时间常数以及弹性系数。各质块的阻尼系数则根据经验数据确定。根据估算的机组轴系参数进一步计算水轮机组轴系的自然扭振频率分别为15。25Hz和108.84Hz。
频域复转矩系数法频域复转矩系数法是分析电力系统次同步谐振问题常用的方法之一。复转矩系数法通过某频率下发电机摄动转速或位置角与摄动电磁转矩之间的关系,描述了在该频率下发电机轴系的静态稳定特性。假设λ为摄动角频率与工频之比,利用摄动角频率λω0下发电机摄动转速与摄动电磁转矩计算电磁复转矩系数Ke(λ)的公式如下<8-9>。
de(λ)-j1λke(λ)=ΔTeΔω,(8)Ke(λ)=de(λ)-j1λke(λ),其中:ω0为发电机同步角频率;ΔTe和Δω分别为摄动频率下发电机电磁转矩和转速的摄动相量;计算ΔTe/Δω所得的实部de(λ)为该摄动频率下发电机的电气阻尼;计算ΔTe/Δω所得的虚部为-1λke(λ)。
其中ke(λ)为发电机的同步转矩系数。同理,某摄动频率下发电机系统的机械复转矩系数Km(λ)可表示如下<8-9>:Km(λ)=dm(λ)+jkm(λ),(10)其中:dm(λ)和km(λ)分别为该摄动频率下发电机系统的机械阻尼和同步转矩系数。
如示当发电机组稳态运行时,发电机转子的运动特性将由机械和电气系统的相互作用决定。