大型火电机组频发次同步振荡机理与抑制关键技术研究及应用
项目编号：I52-2016-018
项目简介：内蒙古呼伦贝尔地区是我国东北电网的大型火电基地，该基地10台大型机组分别通过伊穆±500kV，3000MW高压直流输电线路和伊冯500kV交流串联补偿线路送往黑龙江和辽宁。伊穆直流投运以来，在多个电厂出现了火电机组频发次同步振荡问题，其中神华内蒙古国华呼伦贝尔发电有限公司(简称国华宝电)#1、#2机组较为严重，每天机组轴系扭振TSR保护装置启动上百次，最高达900余次，产生了严重的轴系疲劳累计，大幅缩短机组轴系的服役年限。目前已经安装的直流输电系统附加阻尼控制无法有效的解决该问题，而在部分电厂中已经装设的附加励磁阻尼控制装置也并未100%消除TSR的报警，因此彻底有效解决频发次同步振荡问题成为我国电力行业面临的前沿性科技难题。
本项目以国华宝电2台机组作为研究对象，针对复杂交直流混联系统中直流输电功率快速调节引起的大型火电机组频发次同步振荡和由此造成的轴系扭振疲劳损伤问题，取得系列成果如下：(1)提出了HVDC送端系统次同步振荡阻尼特性与扭振响应综合分析方法, 从本质上解释了在系统弱阻尼条件下，控制触发角的快速调节形成的常态强制激励与系统的自由响应共同作用，是发电机组频繁发生次同步振荡的原因;(2)提出了基于录波数据和全尺寸有限元分析的大型发电机组轴系扭振疲劳损伤评估方法，确定了发电机组轴系易损伤部位的判定准则，形成了主动抑制发电机轴系频繁扭振必要性的理论依据;(3)提出了多模态双频互补电压调制和最优控制域的动态抑制技术，提供了切实可行的频发次同步振荡抑制手段;(4)实现了火电机群—HVDC送端系统模型、实际转速板卡与控制器为一体的多物理环节实时闭环仿真，保证了抑制装置一次投运成功，极大的缩短了现场调试周期，降低了在线调试的风险;(5)研发了10kV电压等级2×20MVA电压源型次同步振荡动态抑制装置SSO-DS，在国内外首次成功应用于HVDC送端系统工程实际，将国华宝电次同步振荡幅值在常态运行条件下压制在0.04rad/s(小于报警设定值0.1rad/s)以下，100%解除了国华宝电机组每天数百次的扭振报警，从根本上消除了大型火电机组遭受的疲劳损伤危害。项目已授权发明专利6项，实用新型专利6项;共发表论文20篇，其中SCI收录4篇，EI收录11篇;出版专著一部。项目通过了中国神华能源股份有限公司组织的验收、中国电力科学研究院的第三方现场测试以及中国电机工程学会组织的科技成果鉴定，鉴定专家认为，研究成果整体达到国际先进水平，部分创新点具有国际领先水平。
