火电机组交互影响对次同步振荡的作用机理研究

有研究表明,多机系统发生SSO(次同步振荡)时,机组间具有相近扭振频率。为此,分析了相近频率机组轴系间的交互影响,及系统串补度、机组间电气距离和相近扭振频率对次同步振荡的作用机理。首先,基于特征矩阵,推导两台火电机组并列送出系统的复转矩系数表达式。然后,将单机的简化复转矩系数法扩展到多机系统,推导了双火电机组电气阻尼的简化表达式,分析了其他机组对待研机组阻尼的作用,结果表明,串补度、机组电气距离以及相近扭振频率都会影响到系统阻尼和稳定性。最后,通过算例验证了各影响因素对系统次同步稳定性的作用机理。

同型多机电力系统间扭振相互作用的等效简化研究

提出了一种用于分析并列运行的同型多机系统次同步谐振(SSR)稳定性的等效简化方法。该方法基于相似矩阵具有相同特征值的原理,通过构造合适的变换矩阵,将同型N机系统的系统矩阵变换为具有N个子块的分块对角阵,其中N-1个子块完全相同,从而使N机系统的SSR问题可以简化为具有两类结构的N台单机系统来研究,并给出了这两类单机系统的建模方法。采用该等效法可以有效地降低系统维数,且保留了全部的系统特征值信息。理论推导和算例结果都显示了该等效法的正确性和实用性。

次同步扭振互作用机制解析

文中分别推导了次同步频率阻性电流和次同步频率感性电流产生的2个电磁转矩偏差分量表达式,发现次同步频率阻性电流产生负阻尼转矩,而次同步频率感性电流产生同步转矩。在此基础上,揭示次同步频率的等值电阻与电抗比过大是导致机组轴系扭振模态弱阻尼或负阻尼的根本原因。同时,阐释了由于机组轴系机械弹性系数远大于电气系统引起的上述阻尼转矩系数和同步转矩系数,次同步扭振互作用只发生周期失稳。最后,以改编的IEEE第一标准模型为算例,应用时域仿真和特征值法验证上述分析的正确性。

发电机组次同步振荡扭振参数甩负荷测试研究

提出一种利用甩负荷试验获取汽轮发电机组次同步振荡扭振参数的方法。甩负荷试验时汽轮机扭矩负载突降为0,转速飞升过程中激发出轴系扭转自由振动响应。利用频率计数法,从发电机组保护系统转速传感器输出信号中提取瞬时角速度,通过数值积分方法获取扭角位移信号。测试发现,相比于扭角速度,扭角位移信号更能反映扭振特征。甩负荷试验时扭振信号比较微弱,测速齿轮盘分度误差、振动、齿轮盘安装偏心等对测试结果影响较大。这类误差具有周期性特点,滤除瞬时角位移信号中转频及其若干倍倍频谐波分量后,信号中包含的扭振特征明显。结合某热电联产项目汽轮发电机组甩负荷试验进行了测试,给出了信号处理方法,验证了方法可行性。该方法无需对轴系施加扭矩激励,具有较高的工程应用价值。

频繁低幅次同步振荡引起的轴系扭应力在线评估

提出了一种新的高压直流输电(HVDC)系统中频繁低幅次同步振荡(SSO)引起的轴系扭应力的在线评估方法:利用实时采集的扭角信号以及发电机三相电压和三相电流信号,结合轴系的扭振振型和轴系危险截面的扭转刚度,实时计算轴系危险截面的扭矩;根据轴系危险截面处的结构特点和理论应力集中系数求得轴系危险截面处的实时扭应力.应用该方法分析了某1 000 MW机组在发生频繁低幅SSO后的轴系危险截面扭应力的变化情况.结果表明:所提出的扭应力在线计算方法避免了复杂的数学计算,易于计算机实现,且计算结果准确、可靠.

汽轮发电机组次同步谐振及轴系扭振试验研究

分析了具有串联补偿电容电力系统机电扭振互作用的机理,构建了次同步谐振下的扭振测试系统,进行了机电耦合互作用下的次同步谐振及轴系扭振的试验。试验分析了不同补偿度下的扭振信号和发电机电流信号,试验表明补偿度越高,电力系统中次同步谐振电流越大,次同步谐振发生的危险性也越大。试验结果与模拟系统在电网故障工况下次同步谐振的数字仿真结果一致,说明了试验的有效性和它的实用价值。

次同步振荡下轴系扭振疲劳寿命损耗在线分析方法

为实时分析次同步振荡状态下轴系的扭振疲劳寿命损耗,准确评估轴系的安全性,本文分析了轴系扭振应力与机端扭角之间的关系,针对模态扭角提取过程中相位偏差、边界效应等问题,提出了一种利用零相位带通滤波-"移动窗"-模态叠加的方法计算扭振危险截面的应力历程,进而对轴系的扭振疲劳寿命损耗进行分析。结果表明:该方法在保证分析精度的同时,也可保证分析的实时性,适用于汽轮发电机组轴系扭振的在线监测、分析和系统保护。

一种新型的次同步扭振测量方法

提出一种基于交流励磁机三相电压信号测量扭振瞬时转速的方法 ,讨论了扭振测量方法的动态特性 ,利用三相电压的对称关系将电压取样信号 3倍频 ,使测量方法具有较好的动态性能。对因三相电枢绕组位置不对称引起的误差进行了讨论 ,并给出了校正方法。所提出的扭振测量方法无需加装转速敏感元件 ,便于实现 ,且对转子胀差和横向振动的影响不敏感。

多机AC/DC系统次同步谐振和轴系扭振的研究

提出了系统部件的复频域等效端口导纳矩阵的概念,导出了复频域下多机AC/DC系统的网络方程,给出了任一台发电机组的综合电气阻尼的计算方法和轴系扭振的稳定判据,从而成功地将复数力矩系数法,推广应用到任意网络结构下多机交直流联合电力系统次同步谐振和轴系扭振的研究中.对一简单三机系统的分析计算,证明了本推广方法的正确性.

电力系统次同步振荡和轴系扭振研究的现状及发展方向

本文在参阅了近一百五十篇文献的基础上,对电力系统次同步振荡和大型汽轮发电机组轴系扭振研究的发展过程及现状进行了评述,展望了这一研究领域的主要发展方向,并提出了一些我们认为有价值的研究课题。

次同步谐振对汽轮发电机组轴系扭振冲击的研究

本文研究了在电力系统发生次同步谐振时汽轮发电机组轴系的扭振特性。建立了机电统一模型,进行了数字仿真研究:并利用动模机组和模拟电网进行了一系列同步扭振试验。研究表明,次同步谐振对轴系的影响与机组特性参数和运行参数有密切关系。

基于EMD的次同步扭振模态参数的普罗尼分析

次同步扭振是发电机主轴因为受到电网小干扰的影响而产生的扭转振动,是影响电网稳定性的主要问题之一。基于EMD优化小扰动模态参数的普罗尼辨识法,把EMD的时空滤波特征与小扰动测试信号的频率特征相结合提取小干扰分量,通过普罗尼算法辨识其模态参数,利用重采样处理提高参数辨识精度,并做仿真试验进行验证。由EMD的时空滤波特征和扭振信号的频谱特征,合成一个次同步扭振分量可对噪声及其他频率的干扰信号有所抑制。对次同步扭振而言,重采样的采样频率在150～500Hz、数据窗在8s左右时辨识精度最高。经重采样处理和EMD提取次同步扭振分量,再进行次同步扭振模态参数辨识的方法精准度较高。

上都电厂轴系次同步扭振保护系统

针对次同步谐振(SSR)危及机组轴系安全问题,研发了轴系次同步扭振保护系统。该保护系统包括底层的扭应力继电器(TSR)和上层的保护协调机(Tmaster)。TSR实时采集轴系模态转速信号,进而判别扭振模态稳定性和疲劳寿命是否越限,并将判断结果传递给Tmaster,由后者执行选择性跳机逻辑,从而起到保护机组轴系的作用。将所述次同步扭振保护系统应用于上都电厂串补输电系统,分析了其运行机制和定值设置。保护系统自2008年9月投运以来,经历了现场试验和实际故障的考验,起到了正确检测次同步扭振和保护机组轴系安全的作用。

600MW机组次同步振荡下轴系扭振校核及疲劳寿命损耗计算

针对某超临界600 MW机组在运行过程中经常出现的低振幅次同步振荡(SSO)问题,本文采用Riccati传递矩阵法建立了该机组的集中质量模型,求解了轴系的扭振固有频率,并与轴系的实测扭振固有频率进行了对比,证明了该模型计算结果与实测结果相符,可用于机组扭振分析。同时,应用本文模型,根据该机组轴系的扭振振型求解了轴系的扭振应力相对值,确定了SSO下轴系的危险截面;建立了次同步振荡下机头转速差与最危险截面疲劳寿命之间的关系,可对该机组发生低振幅SSO时的扭振安全性和疲劳寿命损耗进行评估。

风电次/超同步振荡激发汽轮机组轴系扭振风险的在线评估与预警技术

风火打捆系统中,风电机组与电网相互作用会引发次/超同步振荡,进而激发汽轮机组轴系扭振。为保障机组轴系安全,该文提出汽轮机组轴系扭振风险在线评估与预警技术。针对轴系参数已知和全部/部分参数未知的汽轮机组,分别提出基于理论分析和扰动激励辨识的扭矩在线估计方法。另外,所提预警技术利用扭矩估计值评估轴系扭振风险,基于轴系疲劳特性的预警定值确保系统能够在风电振荡造成轴系疲劳损耗前发出预警指令。最后,通过我国某实际电网的电磁暂态仿真验证所提扭振风险在线评估与预警技术的有效性。

汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响

汽轮发电机是联系轴系机械系统与电力网络的中间环节,其数学模型的表现形式及参数精度对次同步扭振研究的可行性及结论有着直接的影响。通过对机电系统闭环特征值的计算分析,研究了汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响,指出应注意发电机次暂态电抗参数精度对次同步扭振阻尼有较大影响。

弱连接条件下并网直驱风电场引发无串补电力系统次同步扭振机理研究

该文研究弱连接条件下并网直驱风电场引发无串补电力系统次同步扭振机理。通过将电力系统闭环互联模型划分为直驱风电场子系统和电力系统其余部分子系统两部分,推导锁相环主导的开环次同步振荡模式的解析表达式。随着直驱风电场连接强度减弱,锁相环主导的开环次同步振荡模式的阻尼会随之降低。当锁相环主导的开环次同步振荡模式和同步发电机开环轴系扭振模式的频率接近时,直驱风电场子系统和电力系统其余部分子系统之间的开环模式耦合会闭环轴系扭振模式的阻尼,进而引发电力系统次同步扭振。另外,直驱风电场连接强度越弱时,开环模式耦合导致的模式阻尼减弱效应会更强。该文通过一个算例电力系统,演示和验证了理论分析的正确性和有效性。

相近扭振频率并联发电机组次同步振荡研究

大型火力发电厂通常采用分期建设的方式,使得同一电厂中可能存在轴系扭振频率接近的并联发电机组。该文针对相近扭振频率并联发电机组次同步振荡的机理、特性和风险开展研究。首先采用特征值方法分析了相近扭振频率并联机组次同步振荡的机网振荡模式和机组间振荡模式的形成机理和特点,并对发生于实际系统中的次同步振荡现象给出了清晰、合理的解释。在此基础上,分析了串补度和开机组合方式对两种振荡模式的影响,从而揭示了相近扭振频率并联机组次同步振荡的风险规律。最后,采用数字仿真方法对分析结论进行了验证。

电力系统次同步振荡和轴系扭振研究的现状及发展方向

本文在参阅了近一百五十篇文献的基础上,对电力系统次同步振荡和大型汽轮发电机组轴系扭振研究的发展过程及现状进行了评述,展望了这一研究领域的主要发展方向,并提出了一些我们认为有价值的研究课题。

基于小干扰法的电力系统机电扭振引发次同步谐振的机理

机电扭振引发的次同步谐振(SubSynchrous Resonance SSR)受到多种因素的影响,就机电扭振产生的机理进行了分析,并利用小干扰法对系统的运行特点和发电机电角度和电角速度与电磁转矩的关系进行了阐述,分析了扰动下的系统运行情况,说明了消弱次同步谐振方法的有效性。