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。

附加励磁阻尼控制器对励磁系统的要求分析

我国火电基地采用串补技术向负荷中心送电已被验证存在次同步谐振(SSR)问题。为此建立了励磁系统功率单元的时域仿真模型和频域模型,在此基础上分析附加励磁阻尼控制器(SEDC)对功率单元控制模式的要求。通过对功率单元的特性分析、频率特性分析和时域仿真,量化分析励磁系统整流电路触发控制模式对SEDC性能的影响,得到要有效实现SEDC对次同步谐振的阻尼效果,必须要求励磁功率单元采用分相触发模式的结论。

并网DFIG多通道附加阻尼控制器设计及其控制参数整定

针对双馈感应发电机(DFIG)并网电力系统中多低频振荡(LFO)抑制的问题,提出一种基于DFIG的多通道附加阻尼控制器(MBSDC)设计及其参数整定方法,用于增加系统多LFO模式的阻尼。建立DFIG并网系统状态矩阵,由特征值分析筛选出待抑制的LFO模式,并设计了MBSDC控制策略。在DFIG-MBSDC系统线性化模型基础上,推导目标LFO模式对相应抑制通道传递函数灵敏度的解析表达,以量化多LFO模式与MBSDC传递函数间的联系,应用于控制参数整定。特征值分析与时域仿真结果表明,所提DFIG-MBSDC能抑制DFIG系统中多LFO模式。基于传递函数灵敏度对控制参数进行整定,提高多LFO的抑制效果。

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。

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。

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。

多机电力系统附加励磁控制器的优化配置

针对多机电力系统附加励磁控制器安装位置选择问题,基于奇异值分解的相关理论,利用传递函数矩阵给出附加励磁控制器安装地点的评价指标。该评价指标不需要系统状态矩阵的QR分解和传递函数留数的计算,通过求解系统输入—输出的传递函数矩阵的最大奇异值及其奇异向量来识别每台发电机对振荡模态的贡献程度,从而简化了计算过程和运算量。将该方法应用于多机电力系统,找出了影响每个振荡模态的最小数目的机组及附加阻尼控制器的最佳配置点,验证了该方法的正确性。

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。

基于射影定理次同步附加励磁阻尼控制器设计

在交流输电线路中加入串联补偿,可有效提高电力输送能力,但串联补偿的接入,有可能引起送端火电机组的次同步谐振现象,从而造成机组轴系的损坏。附加励磁阻尼控制器作为抑制次同步谐振的一种经济有效的措施而被广泛使用在实际工程中。本文从系统传递函数的角度出发,基于射影定理设计附加励磁阻尼控制器。首先通过TLS-ESPRIT算法得到发电机轴系固有扭振频率下的系统传递函数,然后基于射影定理设计附加励磁阻尼控制器,最终实现次同步谐振的抑制。以IEEE第一标准模型作为实例仿真模型。仿真结果表明,基于矩阵束算法和射影定理设计的附加励磁阻尼控制器可有效抑制交流串联补偿引起的次同步谐振,且所设计控制器具有阶数低的优点,有利于工程实现。

柔性励磁系统无功阻尼控制器参数整定方法及现场应用

该文提出基于模型实测校核的柔性励磁系统无功阻尼控制器参数整定方法。通过线性化方法构建包含柔性励磁系统的Philips-Heffron模型,得到发电机电力系统稳定器(PSS)控制通道和无功阻尼控制通道的复转矩数学模型,开展影响控制器参数整定因素的量化分析。通过实测PSS控制通道的无补偿相频特性对复转矩模型进行校核,在校核模型的基础上,依据阻尼转矩相位校正要求对无功阻尼控制器的超前滞后等控制参数进行整定。现场应用结果表明,整定后的无功阻尼控制器显著提升了发电机对有功振荡的阻尼抑制效果,验证了柔性励磁系统无功阻尼控制技术的有效性,为进一步发挥柔性励磁系统双通道控制优势应对新型电力系统宽频振荡问题奠定良好的基础。

基于柔性直流阻尼控制器与附加励磁阻尼控制器协同抑制次同步振荡研究

针对包含模块化多电平换流器型直流输电(MMC_HVDC)的交直流混合输电系统中出现的次同步振荡(SSO)问题,对基于MMC_HVDC的次同步阻尼控制器(MMC_SSDC)与附加励磁阻尼控制器(SEDC)的协同抑制问题进行了研究。首先针对待研究的交直流混合输电系统,设计了MMC_SSDC和SEDC的结构并针对实际算例整定其相位补偿及增益参数;然后分别从理论分析和系统电气阻尼特性的矢量叠加关系方面对MMC_SSDC和SEDC协同抑制策略的可行性进行了研究;最后在PSCAD/EMTDC上搭建模块化多电平换流器为335电平的交直流混合系统时域仿真模型,仿真结果验证了结论的正确性和协同抑制方案的有效性。研究结果表明:MMC_SSDC和SEDC在增加系统电气阻尼的效果上不仅不会相互影响且基本满足矢量叠加关系,利用两者协同抑制SSO的方案是可行的。

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。

励磁系统附加调差对发电机阻尼特性影响的机制分析及试验

首先研究了附加调差对系统阻尼的影响，即将附加调差引入菲利蒲–海佛隆模型，推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量随附加调差系数变化的曲线是一条二次抛物线，而且这条抛物线的开口方向和位置与励磁参数、发电机参数、运行状况及系统参数有关。然后分析了附加调差对发电机频率响应特性的影响。仿真计算和现场试验结果表明：在0.1-2 Hz的低频振荡频段，较大的附加调差系数对发电机频率响应特性的影响明显，因此配置电力系统稳定器时计入附加调差的影响是很必要的。

励磁系统中附加调差对电力系统振荡模式阻尼的影响

将附加调差引入菲利蒲-海佛隆模型,分析附加调差对模型参数的影响,推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量?KD随附加调差系数XC的变化是一条二次抛物线,且这条抛物线的特性与励磁参数、发电机参数、运行状况及线路参数有关。证明了此抛物线在以?KD为纵轴、以XC为横轴的坐标系中必经过原点,且与横轴的第2个交点随发电机功角变化而单调变化。根据此抛物线可全面说明附加调差对系统阻尼的影响情况。两机系统及实际互联电网各典型振荡模式的计算结果与理论推导吻合。

HVDC附加次同步阻尼控制器设计及其相位补偿分析

附加次同步阻尼控制器(supplementary subsynchronous damping controller,SSDC)是解决由直流输电引起次同步振荡的一种有效措施。通过建立交直流系统发电机转速到电气转矩环节解耦传递函数结构分析了附加次同步阻尼控制器抑制次同步振荡原理,提出一种新型窄带通多通道SSDC结构及其相位校正计算方法,并设计开发了一套基于MATLAB图形用户界面(graphical user interfaces,GUI)的高压直流输电SSDC参数整定与分析软件。呼辽直流输电工程引起伊敏电厂三期两台汽轮发电机组次同步振荡的EMTDC/PSCAD实例仿真验证了所提出新结构与方法的可行性和有效性。

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性。该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析。进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数。仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡。

基于模态控制的附加阻尼控制器的设计

使用换流器的开关函数分析了HVDC交直流侧次同步电气量相互传递的关系,从次同步频率层面深入阐述了由HVDC控制系统引起系统次同步振荡(subsynchronous oscillations,SSO)的机制。基于时域仿真的复转矩系数法详细地研究了交直流电力系统次同步阻尼特性,并对次同步阻尼控制器(supplementary subsynchronous damping controller,SSDC)抑制SSO的原理进行了重点论述,提出了基于模态控制的SSDC的设计方法。针对国内一个实际次同步振荡问题设计了SSDC,通过时域仿真验证了该SSDC原理的正确性和抑制SSO的有效性。

基于普罗尼辨识的VSC-HVDC附加阻尼控制器设计

基于电压源换流器(voltage source converter,VSC)和脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的新型高压直流输电(VSC-HVDC)系统,具有与传统高压直流输电(HVDC)相似的有功功率控制能力,同时还具有与静止无功发生器(staticsynchronouscompensator,STATCOM)相似的无功功率控制能力。在VSC-HVDC动态模型的基础上,利用电力系统分析综合程序提供的用户自定义功能(PSASP/UD),实现了含有VSC-HVDC的多机系统动态仿真。以定有功功率控制VSC的有功设定值信号为输入端,VSC-HVDC并列交流输电线路的有功功率为输出端,通过对指定输入下输出端时域响应数据的普罗尼(Prony)辨识,获取了两端口间的等值降阶线性开环模型。并利用该降阶开环模型以及极点配置技术,设计了VSC-HVDC单输入单输出结构的附加阻尼控制器。以修改后的CEPRI-36交直流并列输电系统为例进行了仿真分析,仿真结果表明VSC-HVDC配备该阻尼控制器后,可显著增加系统振荡阻尼,快速恢复系统稳定。