基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化

针对高压直流输电系统中出现的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,利用遗传模拟退火(generation simulated anneal,GASA)算法协调优化了附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)和直流次同步阻尼控制器(sub-synchronous oscillation damping controller,SSDC)的控制参数。首先基于特征值分析法,将控制参数的协同优化抽象为一个非线性规划问题;然后针对所研究的系统,建立包含SEDC和SSDC的系统状态方程,进而运用GASA算法进行求解;最后通过系统特征值分析和PSCAD仿真验证了优化参数的有效性。研究表明:协调优化后的SEDC和SSDC可以显著减小系统特征根的实部,有效抑制SSO,保证电网的安全稳定运行。

上都电厂SEDC提高次同步扭振阻尼的现场试验

在上都电厂4号机上进行了附加励磁阻尼控制(SEDC)提高次同步扭振阻尼的现场试验,介绍了试验的基本原理、运行环境、主要内容和试验数据分析。试验结果表明:采用励磁注入法可安全、可靠地激发轴系次同步扭振并精确测定其特征频率,SEDC能有效改善各扭振模态的阻尼且不会对励磁系统常规调节功能(自动电压调节器/电力系统稳定器)造成不利影响。作为中国第1次以现场试验方式实证SEDC提高次同步扭振模态阻尼的效果,为自主研发和应用SEDC抑制次同步振荡/谐振奠定了基础。

采用SEDC和GTSDC抑制SSR的控制参数优化设计

针对串补输电工程的多模态次同步谐振(SSR),阐述了附加励磁阻尼控制器(SEDC)和机端次同步阻尼控制器(GTSDC)抑制SSR的机理。充分考虑了系统的各种运行工况、故障和设备容量,将参数优化设计问题规范为一个约束型非线性规划问题,进而采用遗传—模拟退火(GASA)算法求解得到一组最优的控制参数。以上都电厂三期为例采用特征值分析和时域仿真对比SEDC和GTSDC是否加入对系统低频振荡的抑制效果,验证参数优化的有效性。结果表明:通过参数优化后能够提高系统的扭振阻尼,能有效抑制多模态SSR,从而保证了机组和电网的安全稳定运行。

SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。

附加励磁阻尼控制(SEDC)技术的实验及仿真

为提高电网的输送能力,电力系统中大量采用了串联电容补偿技术,但串补设备投运后可能产生的次同步谐振(SSR)问题引起了广泛关注。附加励磁阻尼控制(SEDC)是抑制SSR的措施之一。从SEDC抑制效果及对常规励磁系统特性的影响等方面,对SEDC技术进行实验研究。并结合500kV串补装置与上都电厂SEDC装置的联合调整试验,仿真研究了SEDC装置投运后电力系统的稳定特性。

采用STATCOM与SEDC的多机系统次同步谐振抑制措施

并列同型的多台汽轮机组通过带串补线路送出时可能发生次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。出力不均衡时,各机组轴系扭振行为不一致,在幅值和相位上均有差别。以双机系统为例,对并列多机系统发生SSR时各机组轴系扭振行为的差异进行了研究。时域仿真结果表明,将各机组发电机转速均取作输入信号时,仅采用静止同步补偿器(static var compensator,STATCOM)便可抑制所有机组的轴系扭振,但是抑制速度缓慢;以网侧STATCOM为主、机侧附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping,SEDC)为辅的联合SSR抑制措施可以结合SEDC和STATCOM各自作为SSR抑制措施的优点,快速有效地抑制多机系统SSR。

附加励磁阻尼控制抑制多模态SSR的机理及其关键技术

一些新建的大型煤电基地由于采用较高固定串补度的厂对网远距离大容量输电模式,所引发的多模态次同步谐振(SSR)正成为威胁机组安全和电网稳定的现实难题。以上都电厂串补输电工程(二期)为例,阐述多模态SSR的发生机理,分析采用附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制多模态SSR的基本原理及其相对于其他措施的特点和优势,并重点探讨SEDC研发中面临的关键技术问题及其解决思路,为中国自主研发和应用SEDC设备解决SSR问题奠定基础。

上都电厂串补输电系统附加励磁阻尼控制抑制次同步谐振的现场试验

在上都电厂串补输电系统上进行附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping control,SEDC)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)的现场试验,介绍试验的运行环境、操作内容和主要结果。试验表明:上都电厂串补输电系统存在SSR风险,尤其是模态2在3/4台机并网运行、上承1回线方式下会出现发散现象,危及机网安全;而SEDC能显著提高扭振模态阻尼,加快SSR收敛速度,有效抑制SSR发散;试验涵盖了各种运行方式和操作,表明SEDC具有良好的适应性;现场实测和仿真结果的比较分析表明他们之间是吻合的。这是国内第1次以现场试验方式验证串补输电系统的SSR发散风险和SEDC的抑制效果,为SEDC抑制次同步谐振的进一步工程应用奠定基础。

附加励磁阻尼控制对励磁系统常规功能的影响

内蒙古上都电厂由于采用固定串补面临次同步谐振(SSR)威胁,通过技术经济论证,拟实施以附加励磁阻尼控制(SEDC)为核心的综合治理方案。SEDC属于励磁系统的附加控制,其控制输出与励磁系统常规控制输出叠加,在励磁电压上形成次同步频率分量,进而产生次同步频率阻尼电磁转矩以抑制SSR。分析并避免SEDC对励磁系统常规功能的影响是SEDC方案工程实施必须解决的基础问题。采用理论分析、仿真计算与现场实验相结合的方法进行研究,结果表明:合理设置SEDC限幅及增益,系统稳态、暂态下,SEDC均不会对励磁系统常规功能产生显著影响。

基于改进粒子群算法的附加励磁阻尼控制器设计

汽轮发电机组附加励磁阻尼控制器(SEDC)是为固定串补输电系统次同步谐振(SSR)提供有效阻尼的一种措施。文中采用的SEDC模型,在实现分离模态控制的同时,可使移相补偿和比例放大2个环节相互独立、互不影响。采用并行处理能力强、具有学习机制的粒子群优化(PSO)算法对SEDC参数进行寻优。同时,为防止算法陷入局部最优,引入变异机制以提高全局搜索能力。通过对一个有实际背景的研究算例的特征值分析和时域仿真分析,验证了文中基于改进PSO算法设计的SEDC鲁棒性强,能够为多模态SSR提供有效的阻尼。

上都电厂串补输电系统次同步谐振解决方案研究

在深入分析次同步谐振(SSR)阻尼特性和故障风险的基础上,针对上都电厂二期工程面临的潜在SSR问题,重点研究了附加励磁阻尼控制(SEDC)和扭应力继电器(TSR)相结合的解决方案,采用特征值分析和电磁暂态时域仿真方法验算了方案的有效性。结果表明:SEDC能大幅度提高汽轮-发电机组3个扭振模态的阻尼,并在大多数运行方式下抑制可能引发的SSR,极少数运行方式下可通过TSR配合切机来解决SSR问题,以保证电网的稳定性和机组的安全性。采用SEDC控制与TSR保护相结合的方案解决上都电厂串补输电系统的SSR问题是切实、有效和经济的。

应用附加励磁阻尼控制抑制HVDC引起的次同步振荡

大型汽轮发电机组经交直流混合送出的系统中,当高压直流输电(HVDC)控制与机组之间相互作用较强时,可能引发机组轴系的次同步振荡(SSO)问题。对此,研究了附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制HVDC-SSO的有效性。在PSCAD/EMTDC仿真平台构建了典型的交直流混合输电系统模型,研究了HVDC引起SSO的系统运行条件,进而设计了多模式SEDC控制器,分别在大/小扰动下分析了SEDC改善模式阻尼和暂态响应的效果。结果表明:SEDC能大幅提高机组轴系多个模式的阻尼,在大/小扰动下均能有效抑制SSO,避免出现SSO发散风险,保障机组和电网的安全稳定运行。SEDC可望成为解决HVDC-SSO问题的有效方法之一。

附加励磁阻尼控制器与励磁系统常规功能间的相互影响

附加励磁阻尼控制器(SEDC)是抑制次同步谐振的一种经济且有效的措施。SEDC是励磁系统的附加控制器。文中基于实用励磁系统详细模型,采用RTDS搭建了具有实际工程背景的串联补偿输电系统,对SEDC与励磁系统常规功能,如比例—积分—微分(PID)控制、各种限制、电力系统稳定器(PSS)、调差控制等的相互影响进行了大量的仿真研究。研究结果表明:SEDC对励磁系统除强励限制之外的其余常规功能影响很小,而对强励限制的影响可以通过设置动态限幅等措施避免;除强励限制外,励磁系统其余常规功能对SEDC基本没有影响。

电力系统稳定器及附加励磁阻尼控制器对次同步谐振的影响

附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)是一种有效地抑制次同步谐振的控制器。但常规电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),尤其是速度反馈型PSS若将高频信号引入励磁系统形成负阻尼转矩分量,则会使轴系某些扭振模式不稳定。针对IEEE次同步谐振第2标准测试系统,利用蚁群优化算法设计了一种SEDC,特征值分析结果表明其能有效阻尼次同步谐振,且不影响系统低频机电模态。在此基础上进一步分析发现:随着PSS放大倍数的增加,SEDC对次同步谐振的抑制不断被削弱。通过在PSS通道中设置滤波环节,可以隔离PSS增益变化对SEDC的影响。最后通过时域仿真验证了滤波器在隔离PSS对SEDC影响方面的有效性。

电力系统次同步谐振抑制措施综述

在远距离大容量的输电线路中加入串补电容可以提高系统的输送能力,但是会出现次同步谐振问题,危及发电机组轴系安全和电力系统的稳定。阐述了次同步谐振问题产生的机理及现有的抑制措施。并对工程实际中常用的几种抑制措施的原理、功能及经济性进行了分析和比较,指出了各种措施的优缺点。最后根据经济技术比较的结果,给出了具有较好应用前景的抑制方案。

大扰动下次同步谐振仿真分析的模型改进及应用

结合实际工程需求及实践经验,对次同步谐振(sub synchronous resonance,SSR)仿真研究几个重要方面,即机组轴系、串补及附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping control,SEDC)建模和RTDS仿真进行了精细化研究,使其适用于大扰动时的SSR模式稳定性、暂态扭矩和疲劳损耗的精确分析。将改进仿真方法应用于实际串补输电工程,通过上都电厂送出系统一次短路故障情况下SSR事件的仿真分析,并与实际结果进行对比,验证了所述方法在实际工程SSR分析中的适用性、准确性和有效性。SSR仿真与实际大扰动事件对比分析在国内外应属首次,具有重要的参考价值。

基于实用稳定域的次同步振荡阻尼控制器设计

随着高压直流输电、柔性交流输电装置的广泛应用,电力系统运行方式灵活多变,对次同步振荡有着显著的影响,传统的采用"逐点法"设计的阻尼控制器可能存在鲁棒性不足的问题。为提高控制器的鲁棒性,提出一种基于实用次同步振荡稳定域的阻尼控制器优化设计方法。采用临界阻尼定义一种新的稳定边界,构成实用次同步振荡稳定域,并直接以该稳定域为目标进行阻尼控制器参数优化。分析一个含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)系统的多个运行参数对次同步振荡的影响,发现TCSC导通角是影响次同步振荡模式阻尼的主导因素。采用遗传算法,以TCSC导通角构成的实用次同步振荡稳定域为目标,设计附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)的参数。结果表明,所设计的SEDC能大大扩展TCSC的安全工作范围。

附加励磁阻尼控制抑制次同步谐振研究

基于阻尼特性分析对抑制次同步振荡的附加励磁系统阻尼控制器(SEDC)进行了详细研究。首先基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEEST1A型励磁系统设计相应的SEDC。采用测试信号法,通过计算发电机组的次同步电气阻尼特性,分析所设计的SEDC对发电机组次同步振荡的抑制效果。结果表明,SEDC在不采用带通滤波器的方式下,将转速偏差经适当移相及放大,通过对励磁电压的调节,可以提供足够的阻尼转矩抑制次同步谐振;采用带通滤波器可大大提高通带频率对应的电气阻尼,同时对多个模态采用带通滤波,可以同时提高各个扭振频率处的电气阻尼,有利于次同步谐振的抑制。

基于蚁群算法的次同步附加励磁阻尼控制器设计

结合特征值分析和蚁群算法寻优对附加励磁阻尼控制器(SupplementaryExcitationDampinController,SEDC)的设计进行了详细探讨。在对SEDC结构和原理进行分析的基础上,建立了含SEDC的IEEE次同步谐振第二标准测试系统小干扰模型。对该模型做特征值分析,并以预设的多种运行状态下模态阻尼最大化为目标函数,运用蚁群算法对控制器参数进行计算和优化。特征值分析和EMTDC仿真结果证明了采用该方法所设计的SEDC具有较强的鲁棒性,能够有效抑制次同步谐振。

基于改进射影控制的互联系统附加励磁控制器设计

针对大型互联网络区域间存在低频振荡现象,且一般设计出的附加励磁控制器阶数高、控制效果不理想,在射影控制基础上做出改进,设计出改进射影控制器应用于互联系统的附加励磁控制。首先通过总体最小二乘-旋转不变技术参数估计算法辨识出系统的振荡模态;根据极点配置得到系统的状态反馈矩阵。然后利用射影控制原理,在射影控制器保留p阶主导特征值基础上,又保留了r阶特征值。通过对可调矩阵P0的调节控制系统干扰矩阵rA?的特征值范围,降低系统原有振荡模式的影响。在PSCAD/EMTDC中的一个四机两区域模型中对无附加控制器、基于观测器-控制器和改进射影控制器控制下的系统进行短路故障和不同时滞下的仿真实验。结果表明,所设计出的改进射影控制器具有更好的阻尼特性和动态效果,且受时滞变化影响较小,具有较好的工程实践性。