基于遗传模拟退火算法的SEDC与SSDC控制参数的协调优化

针对高压直流输电系统中出现的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,利用遗传模拟退火(generation simulated anneal,GASA)算法协调优化了附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)和直流次同步阻尼控制器(sub-synchronous oscillation damping controller,SSDC)的控制参数。首先基于特征值分析法,将控制参数的协同优化抽象为一个非线性规划问题;然后针对所研究的系统,建立包含SEDC和SSDC的系统状态方程,进而运用GASA算法进行求解;最后通过系统特征值分析和PSCAD仿真验证了优化参数的有效性。研究表明:协调优化后的SEDC和SSDC可以显著减小系统特征根的实部,有效抑制SSO,保证电网的安全稳定运行。

基于MFAC附加阻尼控制器的次同步振荡抑制方法

为解决当前次同步振荡抑制措施中常用的传统附加阻尼控制器存在建模精度不足、适应性差等问题,本文引入了一种基于无模型自适应控制的附加阻尼控制器。该控制器采用偏格式或全格式动态线性化数据模型,通过系统I/O数据估算系统伪梯度,由预测器输出附加阻尼控制信号,作用在双馈风机转子侧变流器的q轴参考电压信号中,并提出了基于粒子群算法的控制器参数优化设计方法。仿真验证了所提控制器具有较强的适应性,在线路串补度、风速等工况条件改变时能维持良好的次同步振荡抑制效果,在所有测试工况下均优于传统附加阻尼控制器和采用紧格式动态线性化的无模型自适应控制器。

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。

基于特征值法的次同步阻尼守恒特性分析

运用特征值分析法,分别对含有串联补偿电容的交流系统和含有附加次同步阻尼控制器(supplemental subsynchronous damping controller,SSDC)的HVDC系统的次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)特性进行了研究。分析了在含有串联补偿电容的交流系统中,补偿度改变时系统总阻尼守恒的机制,以及在含有SSDC的HVDC系统中,SSDC放大倍数改变时系统总阻尼守恒的机制,揭示了系统各振荡模态阻尼的变化规律。

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。

含串补的交直流输电系统次同步谐振抑制

以含串补的交直流混合输电系统为研究对象,通过在交流系统中采取有效措施削弱次同步谐振。首先用可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)代替部分固定串补;然后进行TCSC主电路参数选择和基于相位补偿法的TCSC附加次同步阻尼控制器设计;最后用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证。结果表明,该策略可以提高系统阻尼,有效抑制系统的次同步谐振,改善系统的稳定性。

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。

H_∞控制理论在次同步阻尼控制器设计中的应用

电力系统次同步振荡阻尼控制器设计中,系统等值简化的准确度和控制器的鲁棒性对控制器的效果影响很大。通过对输出信号动态时域数据Prony辨识求得2008年南方电网贵广Ⅱ直流系统的等值降阶线性模型,利用基于时域仿真的复数力矩系数分析出该系统在弱连接和孤岛两种运行方式下易发生次同步振荡的模式,并针对监测出的振荡模式,采用H∞最优控制理论设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器,最后电磁暂态时域仿真结果验证了该控制器抑制次同步振荡模式的效果明显,并具有一定的鲁棒性。

基于PID控制和改进粒子群优化算法的特高压直流附加次同步振荡阻尼控制器设计

以高压直流输电系统快速可控为出发点,采用极大极小值原理和改进粒子群优化算法相结合的新方法,针对向家坝—上海±800 k V特高压直流输电系统送端可能发生的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)问题,建立一种基于比例积分微分控制的UHVDC附加次同步振荡阻尼控制器(subsynchronous oscillation damping controller,SSDC)模型。对不同方式的时域仿真结果表明,该SSDC控制器能够有效抑制交直流互联电网送端系统汽轮机组的轴系扭振,可在相当大范围内保证系统的SSO稳定性,具有较强的鲁棒性。

基于SVC利用远端信号缓解次同步谐振研究

串补输电线路有发生次同步谐振的潜在危险。灵活交流输电技术被广泛的研究用来抑制电力系统的这一问题,但是对于在国内电网应用较多,且技术成熟的静止无功补偿装置的研究相对较少。本文利用安装在线路中点的静止无功补偿辅助控制装置,缓解次同步谐振,并利用PSCAD/EEMTDC仿真软件在IEEE第一标准测试模型基础上进行仿真测试。

宁夏多直流外送系统SSO特性分析及次同步阻尼控制器设计

针对宁夏电网近电气距离耦合的火电机群与多直流输电的简化等值送端系统,利用基于复频域端口等效导纳矩阵的复转矩系数法对其进行次同步振荡(SSO)特性分析。研究表明,降低宁夏电网直流输电外送功率,加强宁夏电网送端交流系统,增强直流换流站之间电气耦合强度等均有利于改善系统SSO阻尼特性。其次,针对存在SSO风险的灵武二期电厂机组,开展直流输电附加次同步阻尼控制器设计,并通过仿真证明了其有效性。该文研究成果可为宁夏电力外送系统的运行、规划及SSO抑制提供技术支撑和参考。

基于矩阵束算法的次同步阻尼控制器设计

附加次同步阻尼控制器SSDC(sub-synchronous damping controlle)r是解决由直流输电引起次同步振荡的一种有效措施。振荡模态参数的提取对于SSDC的设计有重要作用。传统的Prony法在运算效率和抗噪声能力方面都比较差,文中发展了电力系统模态辨识的一种新方法-矩阵束算法MP(matrix pencil algorithm),并将其用于交直流混合输电系统的次同步振荡模态分析,在此基础上结合极点配置方法设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器。PSCAD仿真结果验证了该阻尼控制器的有效性。

电力系统附加次同步阻尼控制器的参数设计方法

附加次同步阻尼控制器是抑制电力系统次同步振荡的有效方法。相位补偿环节和比例环节的参数设计过程是次同步阻尼控制器参数设计的关键部分。本文首先提出了次同步阻尼控制器相位补偿环节参数的设计方法。在确定次同步阻尼控制器补偿相位的基础上,提出了比例环节参数的设计方法。最后通过算例分析,验证了所提的次同步阻尼控制器的参数设计方法的正确性。

多HVDC输电系统SSO抑制措施的协调控制研究

近年来,HVDC输电系统引起的次同步振荡(SSO)现象引起了众多专家学者的重视,附加次同步阻尼控制器(SSDC)是目前较为普遍的抑制措施。故以贵州电网多HVDC交直流混合输电系统为背景,对SSDC的协调控制问题进行了较为深入的探索。理论分析和大量仿真验证表明,SSDC和附加次同步励磁控制器(SEDC)提供的电气阻尼是解耦的,可以分别进行整定。而对配置在不同直流线路换流站处的多台SSDC进行整定时,协调控制是十分必要的。同时,随着通信技术的不断发展,取发电机组转速作为SSDC的输入信号会达到更理想的抑制效果。

鲁西背靠背混合直流输电工程引发次同步振荡的风险评估及抑制方法研究

鲁西背靠背混合直流输电工程与云南电网的滇东和雨汪电厂电气距离较近,可能引发电厂汽轮机组轴系次同步扭振。为此,采用机组作用系数法和时域仿真法对该直流工程引发次同步振荡的风险进行了有效评估。根据复转矩合成原理,分别为该直流工程的常规直流单元和柔性直流单元设计了窄频带、多通道次同步阻尼控制器,EMTDC时域仿真结果显示,所设计的控制器阻尼效果明显,在滇东和雨汪电厂在严苛条件下运行,也依然能有效抑制上述电厂汽轮机组的轴系次同步扭振,且对电网运行方式和直流控制模式具有较强的鲁棒性。

直流附加阻尼控制抑制电力系统次同步振荡

建立交直流电力系统从发电机转速到电气转矩的传递函数结构框图,分离出HVDC与发电机组产生扭振相互作用的负阻尼通道,解析地求解了SSDC需要补偿的由HVDC换流器组及其电流闭环控制共同引起的滞后相位,并给出了SSDC输入信号的次同步频率量的转换方法。针对国内某实际工程设计了宽通道的SSDC,并以时域仿真验证了所设计的SSDC控制策略的正确性和有效性。

溪洛渡直流送端系统与邻近火电厂汽轮机组次同步振荡研究

直流输电可能引发整流站附近的火电机组产生次同步振荡风险。基于溪洛渡右岸电站送电广东500 kV同塔双回直流输电第一回工程投产初期可能出现的运行条件,采用机组作用系数法找出可能发生次同步振荡风险的系统运行方式,并利用PSCAD/EMTDC进行时域仿真,结果显示:威信和镇雄电厂汽轮机组均存在次同步振荡的风险,采用次同步振荡阻尼控制器可有效抑制次同步振荡现象。

高压直流输电次同步振荡时域仿真分析与控制

电力系统输电过程中有一定概率产生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO),这种振荡极易造成汽轮发电机组的大轴损毁,准确分析系统的次同步振荡特性对其防止和抑制有重要意义。高压直流输电由于其闭环控制的影响,也会使系统产生次同步振荡现象。因此研究高压直流次同步振荡及其抑制措施问题具有重要的意义。以CIGRE高压直流输电模型为基础,结合IEEE第一谐振模型,搭建高压直流输电系统,然后对其发电机电磁转矩、各轴段扭矩进行分析。最后通过相位补偿原理设计SSDC进行抑制次同步振荡。

统一潮流控制器附加阻尼抑制次同步谐振的理论与仿真

随着串联电容补偿输电的推广应用,中国电力系统面临着严峻的次同步谐振(SSR)问题。针对SSR问题,文中基于采用电流控制模式的统一潮流控制器(UPFC),提出了一种UPFC附加阻尼控制抑制SSR的方法;首先选择了附加阻尼控制信号接入UPFC控制器的位置,然后设计了UPFC附加次同步阻尼控制器(SSDC),并推导了其抑制系统SSR的机理,且所设计的SSDC采用了模态分离控制以达到抑制多模态SSR的目的。最后,综合利用复转矩系数和时域仿真的方法,对所设计的UPFC装置SSDC抑制SSR的有效性进行了分析和仿真。结果表明,所设计的SSDC在有效抑制SSR的同时,不会影响系统和UPFC装置的正常运行。

兴安直流输电工程单极投运后次同步振荡问题及抑制措施

根据兴安(贵广二回)直流输电工程单极投运后南方电网的实际情况,采用机组作用系数法和时域仿真方法,分析了发生次同步振荡风险高的运行方式。针对如何采用阻尼控制器抑制次同步振荡的问题,重点分析了采用整流站就地控制策略的可行性,并提出工程实用的控制器设计方法。利用PSCAD/EMTDC仿真研究,验证了所设计的直流输电次同步振荡阻尼控制器的有效性。