复杂交直流系统次同步振荡模态辨识及仿真验证

交直流输电线路的电力系统次同步振荡(SSO)可能起因于交流线路中的串联电容补偿或HVDC控制系统,当串补交流线路与HVDC系统并存时,其相互作用使得SSO问题更加复杂。研究对象为呼辽±500kV高压直流输电系统与合串补伊冯500kV交流输电系统并存的复杂交直流系统,通过Prony算法得到可能引发该系统次同步振荡的模态,由轴系振荡模态衰减系数对比分析了不同运行方式下的SSO特性,并结合基于PSCAD/EMT-DC的时域仿真法验证了Prony算法应用于次同步振荡模态分析的有效性。研究表明,交直流系统中采用联网运行带可控串补的方式能同时抑制高压直流输电系统和交流输电线路中固定串补引起的SSO问题。     

呼辽±500kV直流工程送端系统次同步振荡仿真分析

基于实时数字仿真系统建立了呼辽±500 kV直流工程次同步振荡问题研究的仿真模型。利用复转矩系数法,得到了部分运行方式下各机组的机械阻尼特性。阻尼特性表明,孤岛方式下,呼辽直流引发送端机组次同步振荡的风险较小,但交直流运行方式下,随着固定串补配置量的增加,机组发生次同步振荡的风险增加,可控串补可以在一定程度上降低次同步振荡的风险。时域仿真法得到的结论与复转矩系数法一致。为彻底解决送端机组次同步振荡问题,指出需进一步研究抑制次同步振荡的措施。     

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。     

应用于高压直流换流站近区机组的次同步振荡阻尼控制器研究

在交直流混联系统中,高压直流输电系统可能引发送端交流系统发生次同步振荡现象,造成换流站近区机组的轴系扭振,使得发电机组大轴及周围设备损坏,同时对升压变压器一次侧造成冲击。针对该问题,文中首先分析了高压直流换流站近区机组次同步振荡的产生机理,然后提出了一种基于附加次同步振荡阻尼控制器的抑制方法。最后在PSCAD电磁暂态仿真环境下计算表明,附加次同步振荡阻尼控制器能够快速响应次同步振荡扰动,抑制次同步振荡幅值,平抑次同步振荡引起的过电压和过电流,避免其对机组轴系和升压变压器一次侧的冲击。     

时域和频域相结合的次同步振荡分析方法

电力系统中的次同步振荡是一类严重的系统稳定性问题,不但会使系统产生振荡现象,而且极易造成汽轮发电机组的大轴损毁。以往提出的基于系统线性化方程的小扰动分析方法不能考虑直流系统的非线性因素,而且在实际复杂系统中的应用非常困难。为解决上述问题,对复杂交、直流系统的次同步振荡特性做出准确和全面的分析,对以往提出的暂态力矩时域仿真计算方法及复转矩系数仿真求解方法进行拓展。以2008年贵州电网为例,采用时域与频域相结合的分析方法对这一复杂交直流混合输电系统的次同步振荡特性进行研究,确定该系统可能发生次同步振荡的运行方式。现在的电力系统结构日趋复杂,所提供的分析方法为今后复杂交、直流输电及含有FACTS(灵活交流输电系统)装置的输电系统的次同步振荡特性分析提供了参考。     

基于输出反馈控制理论的HVDC附加次同步阻尼控制器

通过在直流输电系统的整流站装设附加次同步阻尼控制器可以削弱交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。利用输出反馈线性最优控制理论设计附加次同步阻尼控制器,选取与控制器密切相关的反馈信号Δω5、ΔαR,求解有约束条件的Levine-Athans方程,得出附加控制器的输出反馈增量。特征值分析和时域仿真结果表明:所设计的附加次同步阻尼控制器在很宽的串联补偿条件下能有效地抑制交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。     

云广±800kV直流输电工程对云南电网的影响研究

项目由九个子课题构成：交直流混合输电仿真平台建设与系统建模、直流系统动态行为与控制策略对云南电网的影响、云广±800kV直流输电对云南电网暂态稳定影响的研究、云广±800kV直流输电对云南电网电压稳定的影响、云南交直流系统的低频振荡与抑制措施研究、云南交直流系统的次同步振荡及抑制措施研究     

贵广二回直流输电系统次同步振荡问题分析

针对贵广二回直流输电系统可能引起整流站附近汽轮发电机组次同步振荡的问题，采用机组作用系数法和时域仿真方法进行了分析。时域仿真采用NETOMAC程序，建立了适用于次同步振荡问题仿真的详细模型。通过对不同运行方式的分析，得出了在整流站与外部交流系统弱联系以及孤岛方式下会发生次同步振荡不稳定问题的结果，提出了必须设计直流输电附加的次同步振荡阻尼控制器的结论。     

基于模糊免疫方法的次同步阻尼控制器设计

高压直流输电系统在一定条件下可能引发系统的次同步振荡。基于复数力矩系数原理与模糊免疫的方法设计了次同步阻尼控制器。该控制器检测到系统的次同步振荡信号后，能根据振荡情况对控制器参数进行自适应调整，整个控制器结构简单、稳定性强且易于工程实现。以2008年南方电网贵广Ⅱ直流系统为例，电磁暂态时域仿真结果表明了该方法应用于次同步阻尼控制器设计的有效性。     

贵广直流次同步振荡抑制原理

针对贵广一回直流在送端孤岛运行情况下可能出现的次同步振荡进行了介绍,并对贵广直流输电系统抑制次同步振荡措施的原理进行了简要的分析,对西门子SSR阻尼控制器的设计进行了介绍,通过在直流电流、功率控制控制回路中增加阻尼环节,以消除次同步振荡的实际效果进行了实域仿真。从运用最优阻尼信号的仿真效果可以看出利用频率或者发电机速度偏差对直流功率进行调制能有效抑制直流系统可能引起的次同步振荡问题。     

风火打捆经直流送出的次同步振荡分析与抑制措施

传统火电机组与直流输电控制器相互作用会产生次同步振荡,大规模双馈风电机组接入对这种振荡产生的影响有待深入研究。本文建立了风火打捆经直流送出的典型模型,并对风火打捆经直流送出系统次同步振荡机理进行了分析,结果表明双馈风机接入能够缓解直流输电引起的火电机组次同步振荡,且风火打捆比例越高效果越好。分析了风机变频器特性与系统运行工况对火电机组次同步振荡的影响,结果表明,风机转子侧变频器内环增益系数增大、内环积分时间常数减小、直流输送功率上升、送端交流系统减弱、直流输电整流侧控制器积分时间常数减小、换流器触发角增大,会引起火电机组振荡加剧。对工程应用较多的直流附加宽带通式次同步阻尼控制器(SSDC)在风火打捆经直流送出系统中的适用性进行分析与验证,结果表明,宽带通式SSDC仍具有抑制效果。     

普侨直流入地电流对极址周边交流系统的影响

直流输电系统在系统调试或故障情况下会处于单极大地回路运行方式, 流入地中的直流电流会对交流系统的正常运行带来不利影响。为此在普侨直流带接地极运行系统调试期间,开展了入地电流对周边交流系统的影响试验。试验监测了入地电流对极址附近交流电网运行带来的噪声、谐波、振动等不利影响;通过对试验数据的分析,归纳得到了变压器中性点直流电流、谐波、噪声等与入地直流电流之间的关系。     

基于概率法的交直流混联系统小干扰稳定性分析与改善

高压直流输电广泛运用于区域电网互联,使得传统交流低频振荡问题越发复杂。大多数对交直流低频振荡的研究都是针对单一运行方式的,本文采用概率法研究多运行方式下交直流混联系统的低频振荡特性并加以抑制。利用插入式建模技术(PMT)建立交直流输电系统和附加直流功率调制的小干扰模型;计算多运行方式下的概率潮流,采用混合中心距和半不变量结合Gram-Charlier级数展开的方法求解概率特征根。基于含交直流混联的四机两区域系统,分别使用中心频率法和测试信号法设计电力系统稳定器(PSS)和附加直流功率调制器(DCM)。根据控制效果提出DCM和PSS参数分步设计的协调原则,仿真结果表明系统小干扰概率稳定性得到明显改善。     

多光伏发电单元并入弱交流电网系统的站内/站网次同步振荡特性分析

针对多光伏发电单元并入弱交流电网系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation, SSO)问题,建立了3个光伏发电单元并入弱交流电网系统的小信号模型。通过特征值法分析,得出系统中存在的SSO模式,并计算各SSO模式的参与因子。结果表明,系统中存在2个站内SSO模式和1个站网SSO模式。站内SSO模式由光伏电站内部3个发电单元之间交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数;站网SSO模式由3个发电单元与交流电网交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数和交流电网。同时,通过分析主导因素对站内/站网SSO模式的阻尼耦合特性,得出光伏发电单元的发电容量、直流侧电容、电流内环控制器参数变化对2种SSO模式阻尼的影响趋同。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建时域仿真模型,验证了理论分析结果的正确性。     

交直流系统相互影响研究综述

高压直流输电在远距离、大容量输电和电网互联中得到广泛应用,也带来了很多运行方面的新问题。文章围绕交直流系统相互影响,从电压稳定性、换相失败、过电压和低频振荡四个方面分析了国内外研究现状,并指出多馈入交直流系统的电压稳定性分析、高压直流系统模型的建立、换相失败后的控制措施及功率恢复策略、电力系统稳定器(PSS) 与直流调制控制器的协调配合等是今后研究的重点。     

基于交直流关联最小雅可比矩阵结构的潮流算法

随着直流输电比例的不断增加,以交流输电为主的电网,其潮流计算必将考虑直流输电影响以及交直流关联的机制等基础问题。为此,文中根据直流输电单元的物理方程,以及其不同控制方式间的相通性,在潮流计算中增加直流输电单元的直流电流作为状态变量,以实现直流输电单元与交流(整流、逆变)系统的有机关联。由此建立交直流混合潮流模型,并基于牛顿法进行求解。该研究在力求保留交直流潮流关联机制前提下,使雅可比矩阵维数最小,实现交直流潮流关联机制的直接可观,为评价或调控交直流混合电网提供基础工具。以22节点系统为例,验证了所提算法的有效性。     

同步和异步联网系统直流受端电网电压支撑能力评估

在异步互联电网和交直流并联电网中研究了短路比系列指标与直流故障引起的受端交流电网稳态电压跌落之间的定量关系。结果表明在异步联网系统中,直流短路比指标能有效地定量指示出直流故障下交流电网的电压支撑能力,而在交直流并联电网中则不能。针对交直流并联电网,提出了改进短路比指标的思路和新指标。仿真结果表明,改进短路比指标能够有效地定量指示出交直流并联电网中直流闭锁引起的交流母线稳态电压跌落水平。     

交直流混合运行电力系统动态稳定分析中直流准稳态线性化模型的研究

建立了小干扰动态稳定分析的直流系统准稳态模型线性化方程,并比较分析了直流系统分别采用准稳态线性化模型与直流恒定功率模型对交直流混合运行电网动态稳定的影响。计算结果表明,直流系统准稳态线性化模型可以用于交直流系统低频振荡分析中,而且,在不考虑直流附加控制的情况下,直流系统分别采用准稳态线性化模型和恒定功率模型计算得到的低频振荡特征值差别较小,为简化计算,工程应用时可以采用恒定功率模型来简化直流系统。