机组作用系数分析法优化

当HVDC整流站靠近火力发电厂时，很容易因为汽轮发电机组轴系的相互作用导致次同步振荡，因此IEC/TR60919-3标准提出了机组作用系数分析法，用于评估HVDC工程引起次同步振荡的风险。该标准要求，对于任何新的高压直流输电系统，如果存在与汽轮发电机发生扭转相互作用的潜在可能性，其技术规范应该为确定是否需要进行深入的次同步振荡研究和采用附加次同步阻尼控制器（SSDC）的设计研究提供所需资料。

对于有次同步振荡潜在问题的高压直流输电系统，如果在初期设计阶段就已考虑次同步阻尼控制器，其技术规范应该要求在高压直流控制系统中预先留有接口，以备将来增加附加次同步阻尼控制器所用。

同时，IEC/TR60919-3标准给出了表征发电机组与直流输电系统相互作用强弱程度的数值指标，据此可以筛选出具有次同步振荡风险的机组和运行条件，这种筛选方法就是机组作用系数分析法：

式中，UIF_i为第i台发电机组与直流输电之间的作用系数；S_HVDC为直流输电系统的额定容量（MW）；S_i为第i台发电机组的额定容量（MVA）；SC_i为直流输电整流站交流母线上的三相短路容量，计算该短路容量时不包括第i台发电机组的贡献，同时也不包括交流滤波器的作用；SC_TOT为直流输电整流站交流母线上包括第i台发电机组贡献的三相短路容量，计算该短路容量时不包括交流滤波器的作用。(www.xing528.com)

大量的深入研究表明：若UIF_i＜0.1，则可以认为第i台发电机组与直流输电系统之间没有显著的相互作用，不需要对该状态下的次同步振荡问题作进一步的研究；反之，需要做深入的研究，包括特征根分析，频率响应分析，利用EMTP等电磁暂态软件进行时域仿真甚至进行实时仿真。需要指出，对于以上研究，HVDC的触发控制模块及含机械阻尼的转子多质量块模型的准确建模是十分重要的。从式（3-47）可见，若，则UIF_i→0。=0的条件是SC_i=SC_TOT，也就是说，当SC_i≈SC_TOT时，UIF_i就会很小。根据短路电流水平研究的经验知道：当所研究的机组离整流站电气距离很远，或者当整流站与交流电网联系很紧密、系统容量很大时，都会使得SC_i≈SC_TOT，从而减小机组作用系数UIF_i。

需要指出，上述公式只适用于联接于同一母线上的所有发电机组各不相同的情况，此时，各机组具有不同的自然扭振频率，每个机组的扭振不影响其余机组的扭振。但是如果同一母线上的几台机组相同时，例如一个电厂内的几台同型号机组，它们在激励作用下将有相同的扭振响应，不再彼此独立。因此在计算机组作用系数时，就必须将这几台相同的机组当作一等效机组来处理，该等效机组的容量就等于这几台机组容量之和，其余参数的标幺值与原机组相同，然后再用上述公式来计算该等效机组的UIF。

作为一种初步筛选方法，机组作用系数分析法用于研究由直流输电引起的次同步振荡问题是非常简单而有效的。它所需要的原始数据很少，其中S_HVDC和S_i在规划和设计发电站、直流输电工程时都是已知的，SC_i和SC_TOT也可以由电力系统常规短路电流计算得到。不需要知道直流输电控制系统的特性，也不需要使用发电机组的轴系参数。因此，在规划或设计新的发电站、直流输电系统时就可以用机组系数法来判断是否会引发次同步振荡，这时往往还缺少详细的轴系参数或者直流输电参数，难以采用其他方法来分析次同步振荡问题^[12]。