在水力发电系统中减少机电瞬变：一种实现平滑孤岛并网同步的简单方法

《IEEE Open Journal of Industry Applications》：Minimizing Electromechanical Transients in Hydropower SEIGs: a Simple Approach for Smooth Islanded to Grid Synchronization

　　

摘要：

本文探讨了在水力发电厂中，涡轮驱动的感应发电机（IG）与电网断开和重新连接过程中的机电瞬态现象管理问题。电网故障后电阻转矩的突然丧失可能导致发电机超速、机械应力以及潜在的水锤效应。传统的解决方法依赖于电动制动器和旁路阀来停止发电机的运行，以避免对整个机械和液压系统造成损坏。当电网恢复后，为了避免严重的转矩和电流瞬态，必须将发电机作为电动机在无负载状态下重新连接，恢复水流，然后使其以发电机模式运行。即使故障时间很短，这种断开/重新连接过程也会导致较长的停机时间。本文提出了一种低成本的技术，以规避这些复杂且耗时的程序。该技术不关闭发电机，而是将其迅速从电网中断开，并通过电容器组将其作为自励感应发电机（SEIG）运行，同时为其提供局部电阻负载。通过稳态分析确定了无源元件的适当尺寸，确保孤岛运行的SEIG能够接近其并网工作点，从而实现平滑的重新连接，而无需昂贵的电力转换器。所提出的技术通过数值仿真进行了测试，使用了一个适用于并网和孤岛运行的空间矢量动态SEIG模型；同时，也通过专用测试装置进行了实验验证。