TCSC对电力系统次同步谐振的影响

以IEEE次同步谐振第1标准模型为研究对象,采用扫频和时域仿真相结合的复转矩系数法,从系统阻尼特性的角度分析了系统发生SSR的危险性,并用时域仿真法验证了该方法的正确性。在系统中加入TCSC,通过对电气阻尼特性的深入研究,发现在一定的条件下,TCSC使系统的电气谐振点发生了偏移,从而破坏系统发生SSR的条件;但是TCSC运行在较小导通角时,可能引起系统负阻尼频带加宽的现象,从而引起系统的次同步振荡,并通过时域仿真验证了该现象的危险性。讨论了TCSC的参数设计原则,使TCSC能够最大限度地提高对SSR的抑制能力。

TCSC阻抗特性及其导通角对次同步谐振的抑制分析

为了解决目前普遍应用的TCSC基波阻抗公式无法解释次频正电阻的问题,推导了TCSC基波阻抗的复数表达式,提出了TCSC导通角的选择依据。利用基波阻抗的复数形式,分析得到TCSC受导通角影响,基波电抗呈现出感性或容性特征,基波电阻会表现出负电阻和正电阻特性;次频电抗也会表现出感性或容性特征,次频电阻始终呈现正值。通过改变导通角使次频电抗呈感性能有效抑制SSR,使工频电阻为负值能够给次频正电阻提供能量;导通角的选择应同时满足工频下电抗呈容性、次频下呈感性以及工频下电阻为负值。算例分析表明,TCSC基于上述依据选择导通角能有效抑制系统的SSR,证明了导通角选择的合理性和基波阻抗表达式的正确性。

TCSC及其主动阻尼控制对次同步谐振的抑制

可控串联电容补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)能够控制串联电容器与汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。对TCSC抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的2种不同方法,即自然抑制和主动抑制,进行了分析和对比,设计了次同步阻尼控制器,研究了TCSC在不同触发角下及附加了阻尼控制器的主动抑制下对次同步谐振抑制的效果,通过PSCAD/EMTDC对这些方法进行时域仿真发现,2种方法均能有效抑制SSR,而主动抑制的效果更好一些。

TCSC与SVC在抑制电力系统次同步谐振中应用比较

针对串补输电引起的电力系统次同步谐振SSR(振荡SSO),基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统,采用测试信号法和时域仿真法,全面深入地比较了TCSC与SVC在抑制系统SSR(SSO)中的作用和效果。研究发现:TCSC与SVC均能有效地抑制次同步谐振,但由于两者分属串、并联设备,故又有各自的特点。投入相同容量时,TCSC较SVC抑制效果更优,提升电气阻尼能力更强。在相同抑制效果下所需TCSC容量要少于SVC,但投资偏高。两者注入电网谐波均为奇次谐波,且以3、5、7次为主。后期运行维护自动化程度较高,应根据装置的不同薄弱环节进行针对性的维护。

TCSC与FSC抑制次同步谐振容量配比选择

基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,利用时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法,测试所研究系统的电气阻尼。在PSCAD/EMTDC中搭建晶闸管控制串联电容器TCSC(thyristor controlled series capacitor)模型,从系统电气阻尼特性角度来分析系统发生次同步谐振SSR(sub-synchronous resonance)的可能性。探讨固定串补单位容量成本函数,根据成本费用公式研究可控串补与固定串补容量的最优配比,仿真结果表明:在可控串补与固定串补FSC(fixed series capacitor)容量比为1∶10的情况下,系统在大扰动下仍然能够保持稳定,只是恢复到稳态时间相对变长,但却节省更多投资,更加经济。

可控串补(TCSC)技术的应用进展

随着系统负荷的快速增长和电力市场开放的发展,增加既有输电线路的传输容量和提高电力系统稳定性越来越受到电力部门的重视。晶闸管控制的串联电容补偿器(ThyristorControlledSeriesCompensator,TCSC,简称可控串补)在改善电力系统性能方面具有很多优点,逐渐被应用于电力系统中。在美国已有3处TCSC项目投入商业运行,继美国以后,其它一些国家(如巴西、瑞典等)电力系统也开始引入TCSC。由于对于美国的项目在国内已进行了许多报道,文章主要介绍其他国家的TCSC项目。

TCSC抑制风电场次同步振荡的NSGA-Ⅱ参数优化方法

风电场出口常装设无功补偿装置来稳定其电压。研究了可控串联补偿装置(TCSC)抑制双馈风电场次同步振荡的机理,提出了基于NSGA-Ⅱ的多目标TCSC参数优化方法。从串联谐振的角度分析了TCSC对风电场次同步振荡的抑制机理;给出了基于NSGA-Ⅱ算法的TCSC参数优化流程;最后基于PSCAD/EMTDC平台,对比分析了TCSC在参数优化前后对风电场次同步振荡的抑制效果,讨论了系统运行方式、参数变化下TCSC抑制次同步振荡的适应性。

东北电网500kV伊(敏)—冯(屯)系统应用TCSC技术的系统研究

以东北电网500kV伊(敏)—冯(屯)系统首次应用可控硅串联补偿TCSC技术为例,针对伊冯系统的实际特点分析了不同送出方案的可行性,通过系统暂态稳定计算提出了不同串联补偿组合方案,对串联补偿方案进行了不同串联补偿度下的系统次同步谐振研究,经综合比较分析后推荐采用30%FSC(固定串联补偿)+15%TCSC的混合方案。在此基础上,提出了TCSC控制策略以及对伊冯系统现有高抗配置的原则要求。

电网次同步振荡对光伏发电系统的影响分析及抑制策略研究

在电网发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)时,光伏(photovoltaic,PV)并网逆变器的工作性能会受到干扰,影响PV发电系统的稳定性。针对这一问题,文中首先分析锁相环(phase-locked loop,PLL)输出相位扰动对于坐标变换过程的影响,建立计及相位扰动的PV并网逆变器的数学模型,梳理电网SSO对PV并网逆变器产生扰动的机理,并将扰动分为物理扰动量以及误差扰动量;其次,设计改进型PLL以消除相位引起的误差扰动量对PV发电系统的影响;再次,针对不同目标下的抑制效果进行对比分析,同时确定振荡电压特性对控制器产生影响的关键因素。依据上述研究,提出一种基于自适应准谐振控制器的PV发电系统功率振荡抑制策略。最后,通过搭建实验平台,对所提控制策略的有效性进行验证。

基于SSO多扰动输入机理分析的DFIG-GSC功率振荡抑制策略研究

电网次同步振荡(SSO)已成为桎梏新能源发展的主要问题之一,针对SSO下双馈感应发电机(DFIG)中网侧变流器(GSC)的功率振荡问题展开研究。首先,建立SSO对GSC的多扰动输入数学模型,探究不同扰动输入的性质以及其对GSC系统的影响,明确了针对物理量扰动以及信号扰动分别采用补偿与滤除两种不同的抑制方法。其次,针对锁相环(PLL)输出误差经过坐标变换产生耦合振荡的问题,建立PLL输出误差角度的频域数学模型,并通过设计一种改进PLL消除其输出误差对GSC的信号扰动影响。同时,设计一种准谐振控制器的自适应算法,并提出基于自适应准谐振控制器的DFIG-GSC功率振荡抑制策略,消除SSO对GSC的物理扰动影响;最后,通过搭建具有SSO模拟环境的DFIG实验平台,验证本文所提控制策略的有效性。

串补电路中次同步谐振检测和抑制的研究

针对晶闸管控制的串联补偿电路(TCSC)的次同步谐振(SSR)问题,提出了一种可实时检测次同步谐振,并对其加以抑制的方法。文中不仅介绍了串补系统的投入和晶闸管开关技术,还对此方法作了详细的理论分析和大量的仿真研究,设置两个门槛值。用Labwindows/CVI进行仿真分析说明,该方法对检测和抑制次同步谐振可行、有效。设置门槛值后,可以防止外界干扰引起误动作,减少晶闸管的动作次数,延长元器件的寿命。

可控串补等值阻抗的计算方法研究

利用小信号分析法 ,对可控串补的频率响应特性进行了研究。对可控串补输入小信号电流 ,求取可控串补中各电压电流 ,并利用傅里叶分析方法求得各信号的相应频率分量 ,进而求得可控串补的频率响应特性。该研究对可控串补系统的次同步谐振以及其他相关的谐波研究有重要意义 ,分析方法对其他FACTS元件的研究有借鉴作用。EMTP仿真验证了本文方法的有效性。

抑制次同步谐振的可控串补底层附加阻尼控制算法

基于可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)控制器的分层控制结构,提出一种抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的底层附加阻尼控制结构,并设计了一种实现算法。该算法采用从线路电流信号中提取次同步频率振荡模式特征的方法,从而避免采用远方量作为控制输入的种种不便。通过分析附加控制环节产生阻尼转矩的传递过程,基于相位补偿原理提出附加阻尼控制的参数设计方法。以IEEE第一基准模型为测试系统进行仿真分析,结果表明所提附加阻尼控制结构是合理的,通过线路电流提取次同步频率振荡模式特征的方法是可行的,基于相位补偿原理的参数设计方法是有效的。

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿(static var compensator,SVC)的系统、含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)的系统中,研究速度反馈型(以Δω为输入)和功率反馈型(以_ΔPe为输入)电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)对次同步振荡阻尼特性的影响规律,得到速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大,而功率反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响的结论;从PSS输入信号、相位补偿特性及PSS增益3个角度研究PSS对次同步振荡产生影响的机制:引入"次同步振荡响应比"的概念分析Δω和ΔPe的动态响应,并通过频域分析研究相位补偿环节的补偿特性及放大增益的影响。结果表明,速度反馈信号中次同步分量较大以及超前环节对次同步频率信号的放大作用是导致速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大的主要原因。

可控串补次同步频率等效阻抗特性的机理分析

利用小信号分析法,在可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)的工频电流源上叠加一个微小次同步频率分量的电流源,采用数值分析方法获得次同步频率电容电压的时域仿真曲线;在此基础上分析次同步频率电容电压在晶闸管导通前后的变化规律,推导TCSC次同步频率等效阻抗的解析表达式。结果表明通过解析法求得的次同步频率等效电抗与数值方法获得的特性曲线变化趋势基本吻合;根据对解析表达式的分析,研究晶闸管导通对次同步频率电压的调制作用随导通角增大的变化过程,从周期调制作用角度解释TCSC次同步频率等效阻抗特性形成的机理。

简谐横向荷载作用下弹性地基上不可伸长梁的1/2次亚谐共振响应分析

基于已建立的弹性地基上不可伸长梁的非线性动力学模型,本文针对简谐横向荷载作用下梁的1/2次亚谐共振响应进行研究。利用弹性地基梁的非线性运动方程和多尺度方法,求得梁1/2次亚谐共振响应的二次近似解。进而,运用幅频响应曲线对梁的亚谐共振响应进行研究,并分析了边界条件、地基模型、Winkler参数等对梁非线性共振响应的影响。结果表明:三参数地基模型中弹性层的引入对其支承梁的亚谐共振响应影响显著;临界激励幅值决定了弹性地基梁1/2次亚谐共振响应非平凡解的存在性;梁端约束条件在一定程上改变了Winkler参数对梁非线性动力响应的作用效应。

阳城 500kV 输电系统次同步谐振的研究

文章在阐明电力系统次同步谐振基本原理的基础上，通过用频域响应研究方法，对阳城输电系统的运行方式进行了多种情况的计算分析，并由此得到了一些具有价值的结论。

伊冯串补装置典型故障原因分析及处理措施

针对500 k V伊敏—冯屯串补电容器补偿装置(简称伊冯串补)运行过程中出现的故障,如阀基电子设备VBE电源板故障导致旁路断路器合闸、次同步谐振SSR保护误动作、断路器三相不一致保护动作、金属氧化物限压器MOV保护动作造成旁路断路器合闸等故障,根据伊冯串补的原理和结构特殊性,结合伊冯串补保护动作和录波数据,分析故障产生的原因,通过更换故障元件、优化保护程序、修改保护动作逻辑、加强设备制造工艺和设备维护等措施,提高了串补的抗干扰能力和运行稳定性,现场运行情况表明:采取的改进措施会使伊冯串补存在的隐患得到根本性消除,同时证明了防范措施的正确性和有效性。

可控串联补偿装置的研究现状

可控串联补偿装置具有阻尼线路功率振荡、提高电力系统暂态稳定性、抑制次同步谐振等多种功能。对TCSC装置的各种控制策略和研究成果进行分类归纳并分析相关问题。

气体静压轴承单跨四圆盘结构稳定性试验分析

在气体静压轴承支承的单跨四圆盘结构转子试验台上,试验研究轴承-转子系统的振动特性。采用轴心轨迹、时域分析、频谱图等振动测试分析方法,呈现了半速涡动、双低频、低频共振等非线性动力学现象;分析了半速涡动、双低频、低频共振随转速的变化关系,定性分析了工频与低频的能量转化关系。结果表明:升速过程中采用较高升速率可避免低频振动的发生,降速过程中过大的降速率会引起半速涡动及双低频振动现象;试验中低频振幅增加导致工频能量减少,转速下降。