含TCSC的电力系统次同步谐振的复转矩系数分析法

经推理证明，对于采用固定串联电容补偿的电力系统，如果对发电机转子角度施加一微小正弦扰动，则按系统线性化方程求得的电磁转矩稳态增量的正弦和余弦分量的幅值分别与电气弹性系数和电气阻尼系数成正比，从而提出了一种计算复转矩系数的微小扰动稳态响应算法。然后将这种算法推广到采用晶闸管控制的串联电容补偿电力系统的次同步谐振分析中，给出了具体的计算公式和步骤。采用ＩＥＥＥ典型系统进行计算，所得结果与采用ＥＭＴＰ时域仿真的结果相吻合。

复转矩系数法的适用性分析及其时域仿真实现

针对广泛应用于电力系统次同步振荡分析的复转矩系数法 ,对其成立的基本前提进行了分析 ,在此基础上研究了其适用范围。对复转矩系数法与小扰动特征值分析法进行了比较 ,系统地评述了小扰动特征值分析法的特点 ,指出了复转矩系数法的独到之处。提出了用时域仿真计算复转矩系数的方法 ,论证了本方法的可行性 ,并用时域仿真的方法计算了一个具体系统的复转矩系数。

复转矩系数法的一种改进应用方法

为提高电力系统次同步稳定性分析的效率,提出一种基于复转矩系数法的快速分析方法。考虑到工程实际中缺乏机械阻尼数据,采用了只考虑电气阻尼的稳定判据。利用PSCAD/EMTDC软件搭建了IEEE第一标准模型,并基于该系统分析了传统复转矩系数法及其早期优化方法的特点,进而提出将频率扫描法与测试信号法相结合的改进分析方法。改变IEEE第一标准型的串补线路参数,并应用快速分析法对不同稳定性的系统模型分别进行了次同步稳定性分析,最后结合时域仿真验证了分析结果的有效性。通过实验验证,该方法在系统次同步稳定性分析时,相比复转矩系数法更具时效性。

复转矩系数法应用于多机电力系统的修正

研究了复转矩系数法的过程 ,指出传统复转矩系数法研究多机系统存在的局限性 ,提出复转矩法的概念 ,推导出具一般性的SSR判据 ,求出非研究发电机的转子角增量 ,并以IEEESSR第二标准模型为基础 ,采用特征值分析和新的SSR判据对两机系统进行对比验证 ,认为发电机之间的相互作用主要影响低频部分 ,一般性的SSR判据能够反映多机系统的真实现象。

基于PSCAD/EMTDC的复转矩系数法的时域实现及对电气阻尼影响的研究

运用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,对复转矩系数法进行了时域仿真实现,并在实现过程中作出改进,对遇到的问题做了全面的分析并给出可参考的标准。最后以IEEE第一标准测试系统为研究模型,求取复转矩系数曲线,分析了线路串补度对电气阻尼的影响。分析结果可以为解决电力系统因串联电容补偿而引起的次同步振荡问题提供一些参考。

基于复转矩系数法的双馈风机次同步控制相互作用阻尼特性研究

双馈风电场中的次同步控制相互作用(subsynchronous control interaction,SSCI)主要由双馈感应电机的多动态控制与传输线路中的固定串联电容之间的相互作用引起。从双馈风机转子电压方程出发,基于转速控制、转子侧变流器(rotor side control,RSC)的功率外环和电流内环控制,推导了电磁转矩对转速的传递函数,进而基于复转矩系数法提出了用于分析双馈风电机场经串补线路并网系统SSCI稳定性的电气阻尼系数表达式。在此基础上,利用电磁转矩的电气阻尼系数表达式分析了风速、串补度、转速和RSC不同控制参数对SSCI稳定特性的影响。分析结果表明:降低风速、增大串补度、增大转速和RSC控制的比例参数和减小RSC控制的积分参数都会导致系统SSCI不稳定。最后利用PSCAD/EMTDC时域仿真,验证了利用所提电气阻尼特性分析系统SSCI稳定性的正确性和有效性。

HVDC引发次同步振荡的复转矩系数法分析

次同步振荡是电力系统运行的不正常状态,发生后可能损坏汽轮发电机组转子,危害电网运行。我国直流工程附近电厂已多次发生次同步振荡,因此高压直流输电引起次同步振荡的问题亟待解决。以高压直流输电引发次同步振荡的机理分析为基础,利用复转矩系数法,对含高压直流输电的系统建立数学模型进行理论分析。然后基于PSCAD/EMTDC搭建含高压直流输电的系统仿真模型,应用复转矩系数法对算例系统进行理论计算与仿真结果综合分析,验证复转矩系数法对于高压直流输电引起次同步振荡研究的有效性。最后,通过复转矩系数法,分析与高压直流输电相连的送端电网强度对系统次同步振荡的影响。

基于改进复转矩系数法的多风电场接入引发多机电力系统次同步振荡机理分析

针对多风电场并网引发多机电力系统轴系次同步振荡问题,建立多风电场–多机电力系统开环互联模型,通过将多机电力系统内部拆分为轴系解耦的机械子系统和电气子系统,推导并网多风电场向同步机轴系注入的阻尼转矩,提出一种结合频域分析和模式分析思路的改进复转矩系数法,并给出相应的次同步振荡稳定性判断流程。在算例中采用所提方法从阻尼角度分析分散式多风电场与多机电力系统的动态交互过程,对影响轴系稳定性的风电场相关参数进行分析,指出风机控制参数、风机运行功率、风机台数及风电场并网位置的不合理均可能导致多机电力系统次同步振荡失稳,并通过非线性仿真验证分析结论的正确性。

基于改进复转矩系数法的风电场并网引发电力系统次同步振荡研究

针对并网风电场与同步机组之间的动态交互作用引发的电力系统轴系次同步振荡问题,建立了多输入多输出闭环互联系统模型,将系统划分为同步机子系统和风电场子系统。在指出传统复转矩系数法局限性的基础上,提出一种基于特征值灵敏度的改进复转矩系数法,兼顾考虑了风电场并网引入的稳态潮流变化影响和动态交互作用影响。最后,通过对示例系统的仿真分析验证了所提出方法在含并网风电场的单机和多机电力系统次同步振荡稳定性研究中的有效性,从阻尼机理角度对同步机轴系与双馈风电场之间的近似强模式谐振现象做出了解释,并分析了风机换流器控制环节参数、输电系统负荷大小及风火发电机之间动态交互作用对同步机轴系与风机控制系统之间近似强模式谐振的影响。

强模式耦合现象中复转矩系数法和开环模式判稳方法的等价性证明

复转矩系数法和开环模式判稳方法采用相同的系统划分方式,都是将系统划分为2个子系统。当机械子系统的开环模式和电气子系统的开环模式相互靠近时,其中一个对应的闭环模式阻尼弱化甚至有可能处在复平面右半平面,这种现象称之为强模式耦合现象。这种现可以同时采用复转矩系数法和开环模式判稳方法进行分析。该文主要对强模式耦合现象中复转矩系数法和开环模式判稳方法的等价性进行证明。在理论上证明2种方法的稳定判据一致,从而说明2种方法的等价性,并结合算例对理论进行验证,发现不同场景下两种方法的稳定判断结果完全一致,和理论推导结果相符;同时采用复转矩系数法从阻尼机理的角度对强模式耦合现象做出解释,并提出根据开环模式的留数估算复转矩系数法中阻尼系数的公式,计算结果表明估算值和实际值较为接近。

基于复转矩系数法研究并网双馈风电场引发电力系统次同步振荡问题综述

风能作为一种可持续的清洁能源,近年来在我国得到迅猛的发展。双馈感应型风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)具有灵活的控制特性,得到了广泛的应用,但由于其结构的特殊性,并网双馈风电场容易引发次同步振荡问题。该文首先介绍了并网双馈风电场引发电力系统次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的机制。其次,对基于复转矩系数法的3类SSO问题的研究情况进行了系统性综述,并讨论了复转矩系数法的推广形式及其适用领域。最后,基于风力发电的前景和复转矩系数法的特性,对今后的研究方向进行了展望。

基于复转矩系数法的双馈风电机组阻尼转矩建模

为研究转子侧变流器及其控制系统对双馈风电机组阻尼的影响机理,考虑机械转矩、电磁转矩、暂态电势、转子侧变流器控制、电压控制以及角度偏移等环节,构建小干扰状态下机组动态模型;然后基于复转矩系数法,推导双馈风电机组阻尼转矩和同步转矩表达式,得到阻尼转矩与机组振荡频率、风速、机组机械参数、电气参数及控制系统参数有关,转子侧变流器内环、外环控制参数之间相互耦合,共同影响机组的阻尼;最后,通过仿真对所建数学模型进行验证。仿真验证结果表明:在不同振荡频率下,所建模型均具有适用性。

次同步谐振分析中复转矩系数与特征值之间的关系

应用复变函数理论导出了复转矩系数与特征值之间的关系，从而建立了复转矩系数法的理论基础和使用条件。进而提出了一种根据复转矩系数频率扫描的计算结果来估算次同步谐振模式特征值的方法。对ＩＥＥＥ典型算例系统的仿真计算表明，特征值的估算值与其实际值相吻合。

多机系统复转矩系数分析及PSS参数计算

针对电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡所基于的阻尼转矩概念,为将阻尼转矩的概念推广应用到多机系统中,提出一个把多机系统中的区域间振荡简化为一个两机系统模型,在两机模型中应用复转矩系数法的研究方法,说明基于单机无穷大系统的复转矩系数法推广应用到多机系统中的意义和合理性,推导基于两机模型的PSS补偿角度计算方法,并且通过比较说明该方法的计算结果与基于单机无穷大模型的计算结果存在差异。

应用静止同步补偿器抑制次同步谐振的模态互补电流控制方法

提出一种应用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)的模态互补电流控制方法。该方法采用发电机转速偏差信号作为反馈,动态生成与各模态频率互补的补偿电流信号。STATCOM实时跟踪该电流信号,向机组定子注入幅值和相位均可控的次同步和超同步补偿电流,进而在机组内部激发出与扭振模态频率一致的电磁转矩,从而对SSR起到抑制作用。从理论上推导出补偿电流与电气阻尼系数之间的定量关系,并设计控制器参数的优化方法。以某典型厂对网串联补偿输电系统为实例,通过电磁仿真验证上述机制及控制策略的有效性。通过与同背景下采用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)抑制SSR方案的比较分析,表明基于上述方法的STATCOM抑制SSR的方案具有一定的技术/经济优越性。

改进的机电模式特征根的快速估算法及其应用

现有的机电模式特征根快速估算方法在计算过程中忽略了系统电阻和系统状态矩阵的不对称性,因此会给计算结果带来一定的误差,尤其是对于一些弱阻尼关键模式,这些误差可能决定着系统的稳定性。为此,首先利用振动理论中的复模态分析重新推导出了系统矩阵不对称时特征根实部的解析表达式,然后利用复转矩系数法把励磁系统和控制器对于低频振荡的影响用等值阻尼系数来表示,最后将计算结果带入特征根实部的解析表达式便可以快速估算出机电模式特征根。在此基础上用该算法得出了均匀阻尼电力系统的性质并提出了多机系统均匀阻尼分散协调控制的设想。最后以新英格兰10机系统和某24机实际系统为例说明了改进算法的有效性。

串补线路次同步谐振分析及SVC抑制方法研究

针对输电网中串联电容补偿引发的次同步谐振,采用基于时域仿真实现的复转矩系数法分析不同发电机出力以及不同串联补偿度对系统次同步振荡的影响。提出基于SVC的次同步抑制措施,介绍相关的控制策略,最后通过时域仿真分析加装SVC装置前后发电机组轴系转矩的变化,验证了SVC对系统次同步振荡抑制的可行性和有效性。

次同步谐振分析方法的研究

用频率扫描法、基于时域仿真的复转矩系数法——测试信号法、Prony算法和时域仿真法分析了IEEE SSR(SubSynchronous Resonance,简写为SSR)第一标准模型和南网百色串补工程两个系统激发次同步谐振的可能性。比较了这几种分析方法的优缺点,其中Prony算法可以得到关于振荡特征的很多有用的信息,即可以分析仿真数据又可以分析实测数据,具有很高的工程实用价值。

直驱风机对火电机组次同步振荡的影响及抑制方法

风火打捆系统中,风电机组的并网使得火电机组的次同步振荡情况变得更为复杂。基于IEEE第一标准模型搭建了风火打捆经串补外送系统,推导了直驱风机输出功率与火电机组次同步阻尼的关系,分析了其对火电机组次同步振荡的影响机理,并通过PSCAD平台结合复转矩系数法和时域仿真分析进行验证。基于此机理,提出了一种在直驱风机的网侧变流器控制系统无功外环处附加阻尼控制的抑制方法,并对其关键参数的优化设计方法进行了分析,时域仿真结果表明所提出的附加阻尼控制可以有效抑制火电机组的次同步振荡。

汽轮发电机组次同步谐振评估方法

为了能够有效抑制汽轮发电机组普遍存在的次同步谐振(SSR,subsynchronous resonance)问题,采用复转矩系数法对SSR进行评估.计算不同模态下的机械阻尼转矩系数和电气阻尼转矩系数,将两部分进行求和,通过正负来判断稳定性,并对评估结果进行时域仿真验证.基于IEEE第一标准模型,结合电厂参数进行PSCAD/Matlab仿真建模,得到轴系各质量块间扭矩的时域和频域仿真图,将其进行对比分析.结果表明,模态3(频率为27.56Hz)处的综合阻尼为负,扭振幅值比较大,可判断发生了频率为27.56Hz的轴系扭振,故可验证复转矩系数法抑制SSR的有效性.