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。

电力系统稳定器抑制次同步谐振的效果

采用时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法,基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEE ST1A型励磁系统,研究了电力系统稳定器(PSS)对次同步谐振的抑制效果。根据励磁系统的相位滞后特性,对PSS的相位补偿环节进行设计,利用多个串联的超前滞后环节补偿低频段及次同步频段的相位,从而实现缓解次同步谐振的目的。通过频率扫描计算出发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线,进而分析所设计的PSS对电气阻尼特性的影响,并分析了PSS放大倍数、相位补偿环节对阻尼特性的影响。此外,采用并联结构的PSS,对低频段和次同步频段的相位分别进行补偿,并研究此结构对电气阻尼特性的影响。结果表明,文中设计的这两种结构的PSS,均能大大减小系统谐振点附近的电气负阻尼,说明通过对励磁系统在次同步频段的相位滞后进行补偿,可以使PSS在提高低频振荡稳定性的同时,实现缓解次同步谐振的目的。

励磁系统及电力系统稳定器对发电机组次同步谐振阻尼特性的影响

采用时域仿真实现的复转矩系数法,测试信号法,以IEEEAC1A型、AC2A型以及ST1A型3种标准的励磁系统和IEEE单通道的电力系统稳定器(powersystemstabilizer,PSS)为研究对象,分析了它们对发电机组次同步谐振阻尼特性的影响。通过频率扫描计算发电机组在次同步频率下的电气阻尼特性曲线,从而对各种励磁系统在无PSS以及装设不同输入信号的PSS情况下对电气阻尼特性的影响进行了分析;并分析了PSS参数对电气阻尼特性的影响。分析结果表明,高起始响应励磁系统在与以发电机输出电磁功率作为输入信号的PSS配合使用时,能够减小谐振点附近的电气负阻尼,使得其在抑制低频振荡的同时,还有利于缓解次同步谐振。

SSR-DS装置抑制次同步谐振与TSR保护配合的数模仿真试验研究

为抑制次同步谐振(SSR)采取SSR-DS(利用发电机转速偏差控制TCR触发角度,从而改变系统阻尼)装置抑制+TSR(机组轴系扭振继电器)保护的双重措施,以防止在SSR-DS调节过程中发生TSR装置由于定值不合理而跳机,因此需要两者之间能够有一定的配合关系。为使该抑制、保护系统能够正确地投入运行并合理地发挥作用,有必要对两者的协调配合进行分析和研究。通过在RTDS系统建立模型,并连接两者的物理装置,对两者的动作行为及相互配合关系进行仿真试验验证,为现场投运提供依据。

次同步振荡动态稳定器抑制弱阻尼次同步振荡的机理与实验

针对呼盟系统呼伦贝尔电厂存在的弱阻尼次同步振荡问题,实际工程采用次同步振荡动态稳定器(SSO-DS)进行抑制。文中提出了一种适用于SSO-DS的瞬时无功功率次同步调制策略,基于复转矩系数法推导出该控制策略下SSO-DS提供的阻尼,给出了影响其阻尼大小的相关因素;搭建了实时数字—物理闭环仿真平台,并基于弱阻尼次同步振荡问题,提出了确定其有效阻尼区域的方法,对控制器参数进行优化。闭环仿真及现场实验均验证了SSO-DS控制策略的有效性以及闭环仿真实验参数优化的准确性。

可控串联电容次同步谐振现象的动态模拟研究

以东北电网拟建的５００ｋＶ伊敏－冯屯交流输电系统所需可控串联电容装置（ＴＣＳＣ）为研究目标，建立了相应的动态模拟装置。并利用负序电流激振法测量动模发电机组的自然谐振频率。在此基础上激发出罕见的次同步谐振（ＳＳＲ）现象。文章对ＳＳＲ现象发生的机理作了详细讨论，提出了ＴＣＳＣ“激振频带”概念。最后对ＴＣＳＣ系统中次同步谐振发散后ＭＯＶ的行为进行了讨论。

特征结构分析及在电力系统次同步谐振研究中的应用

引入参与矩阵的概念，对一带串联电容补偿的简单电力系统进行特征结构分析，解释了电力系统稳定器（ＰＳＳ）对系统低频振荡模态的抑制作用和它对轴系其他次同步扭振模态的危害及其原因，为建立研究次同步谐振和轴系扭振的模型提供了理论依据，并引入响应比的概念分析了电气量和轴系机械量的动态响应，揭示了次同步谐振和轴系扭振的内在联系。

含负荷模型的次同步谐振分析

首先推导了同步电机dq坐标系下的5阶感应电动机动态方程,此方程能够与含电磁暂态的次同步谐振分析的同步电机及网络方程接口。同时分别推导了5阶感应电动机及恒阻抗(Z)、恒电流(I)、恒功率(P)等负荷模型线性化方程。应用IEEE第一标准模型建立了包含上述负荷的次同步谐振分析的线性化模型,分析了ZIP等静态负荷以及感应电动机与恒阻抗构成的综合负荷对扭振模态阻尼特性的影响。分析结果表明,上述不同负荷模型导致了不同的扭振模态失稳,不考虑负荷模型的分析结果可能过于乐观,也不能找到一种负荷模型确保分析结果保守。

抑制次同步谐振的并联结构PSS参数优化

采用测试信号法,基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEEST1A型励磁系统分析了传统的单通道电力系统稳定器(PSS)及多通道并联结构PSS抑制次同步谐振时存在的问题。根据励磁系统引起的相位滞后特性,结合转速偏差、电磁功率偏差与电磁转矩偏差间的矢量关系给出了PSS需提供的理想相位补偿特性的计算方法。选取低频段和次同步谐振频率点附近具有代表性的频率点,计算其理想相位补偿角,并以此为目标应用遗传算法对并联结构PSS的参数进行优化。利用所得优化结果设置并联结构PSS参数,并进行仿真分析。结果表明,优化参数后并联结构PSS的实际相位补偿特性在全频段跟理想相位补偿特性更接近,使得全频段电气阻尼特性有了整体性增强,最大限度地避免了系统低频振荡和次同步谐振的发生。

次同步谐振复杂系统同型机等值

提出了遭受均衡扰动是同型机组的等值条件,基于均衡扰动同型机状态变量相关性发展了一种适合2组以上同型机系统等值的新方法。原同型机系统与等值后同型机系统的特征结构分析结果表明,遭受均衡扰动的同型机系统的模式可以分为冗余模式和公共模式,冗余模式相互抵消,对系统的动态过程不起作用,只有公共模式对系统动态过程起作用。文中给出的均衡扰动同型机等值方法保留了所有公共模式,消去了全部冗余模式。以我国的一个2组同型机的次同步谐振实际复杂系统为例,验证了所提理论和方法的正确性。

大型火电厂串补输电系统次同步谐振解决方案的研究与应用

本文简要介绍了锦界电厂概况及其存在的次同步谐振问题,针对电厂比较严重的次同步谐振风险提出了SSR-DS作为SSR问题的解决方案,通过特征根计算和时域仿真计算表明SSR-DS抑制SSR的效果明显,并给出了SSR-DS的系统配置方案,工程实践证明解决方案达到了预期效果,属国内首创,具有广阔的应用前景。

近似强模式谐振下高压直流输电系统引起的次同步振荡仿真研究

针对高压直流输电系统(high voltage direct current,HVDC)引起的电力系统次同步振荡问题,该文建立了多输入多输出闭环互联系统模型,将系统拆分为HVDC子系统和交流子系统。当2个子系统的开环模式接近时,系统发生了近似强模式谐振,弱化对应闭环模式的阻尼水平从而引发系统的次同步振荡。在此基础上,为了评估近似强模式谐振情况下系统的稳定性,提出一种开环模式分析方法,可根据开环模式信息对闭环模式分布位置进行预估,进而判断系统是否会发生次同步振荡。最后,通过对示例系统的仿真分析验证了开环模式分析方法的有效性,同时分析了系统运行点和控制环节参数对于近似强模式谐振的影响。

次同步谐振抑制装置事故案例分析

锦界电厂首次将SVC应用于抑制次同步谐振,为了区别于一般的SVC,将其称为次同步谐振抑制装置,简称SSR-DS装置。经过一年的运行时间,不断的总结运行经验,通过几起事故案例证明SSR-DS装置的确有抑制次同步的作用,使理论得到了验证,并对这几起事故所产生的结果进行了分析。

2型风力发电机次同步谐振阻尼的模型分析

简要阐述了2型WTs在连接一系列串联补偿输电线路中可能会发生次同步谐振的情况,进而通过合适的控制抑制这种情况。

电力系统次同步和超同步谐波相量的检测方法

针对现有基于基波相量检测的动态监测装置和系统不能满足精确检测次(超)同步谐波的要求,提出一种能够同时检测次(超)同步谐波和基波相量的新方法,它改进了现有定间隔采样相量校正算法,通过自动频率检测、多模式滤波和相量校正方法,可在信号内包含多个非整次谐波分量的情况下,高精度检测出所有次(超)同步谐波和基波相量。给出了检测方法的原理和实现,采用理想测试信号和工程实际数据测试并验证了方法的精度和抗噪声能力。

电阻参数对次同步模态阻尼影响机制

以往研究TCSC对次同步谐振抑制机制,通常认为TCSC对次同步电流分量呈电阻特性,这实质上是假设电阻特性对次同步谐振有抑制作用。针对这一假设,详细推导了同时考虑超同步、次同步电流分量及磁链变化的次同步模态电气阻尼计算公式,应用该公式分析了电阻参数对次同步模态阻尼的影响机制。分析结果显示,次同步电流的阻性分量产生了次同步模态电气负阻尼,电阻参数对次同步模态阻尼的影响机制可以分为2类:随电阻参数变大,互补次同步电流阻性分量及次同步模态电气负阻尼减小,而非互补次同步电流阻性分量及次同步模态电气负阻尼则增加,电阻特性并不能很好地解释TCSC对次同步谐振的抑制作用。并以IEEE第一标准模型为算例,应用特征值法验证了上述电阻参数对次同步模态电气阻尼影响机制分析结果的正确性。

抑制轴系扭振的改进型电力系统稳定器

提出了抑制轴系扭振的改进型电力系统稳定器的设计原则——分离模态设计原则，并将其应用于一典型次同步谐振（ＳＳＲ）问题，以改进经典的电力系统稳定器（ＰＳＳ）．特征根分析和大干扰下的非线性仿真结果表明，改进后的ＰＳＳ不但能很好地抑制系统的低频振荡，而且能有效地抑制轴系扭振．

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。

SSR-DS装置负序电流及影响分析

介绍了次同步谐振抑制装置(SSR-DS)在神华陕西国华锦界能源公司的成功运行,论述了SSR-DS TCR三相对称触发下负序电流、装置负序电流分析等问题和解决措施。

发电机轴系特性动态模拟的可行性探讨

在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿技术后,在某种运行方式或补偿度的情况下,很可能在机械与电气系统之间发生次同步谐振,造成发电机组轴系的破坏。分析了发电机组轴系结构及扭振特点,并对用于扭振研究的两种发电机轴系模型进行比较。基于对国内外发电机轴系仿真研究现状的广泛调研,从轴系扭振特性分析与研究、外接设备试验测试、结合工程应用研究次同步谐振问题三类应用需求分析了现阶段建立发电机轴系物理模拟系统的研究意义和技术方向。关于轴系模型的普适性。考虑了主力机组容量、轴系结构和扭振特性三方面的适用性需求，得出很难通过建立一个轴系模型实现对多种机组轴系扭振特性的“一对多”模拟要求的结论。探索性提出国家电网仿真中心动模实验室实现发电机轴系特性动态模拟的实施方案。