基于SVC抑制次同步谐振的应用研究

锦界电厂输电线路加装串补装置后,大部分正常和N-1运行方式下,次同步谐振(SSR)均不稳定,必须采取有效的抑制措施。采用静止型动态无功功率补偿装置(SVC)作为主动抑制措施和采用轴系扭振保护装置(TSR)作为后备保安措施的解决方案,为国内首创,是世界上唯一的在运行装置。本项目的成功实施,为解决输电线路加装串补后带来的SSR问题开创了新的途径。对工程中SVC部分的研究应用进行重点阐述。     

串联补偿线路SSR分析研究

随着我国电力系统的发展,串联电容补偿在输电系统的应用越来越广泛,但其引起的次同步谐振（SSR）问题也随之而来。针对输电网中串联电容补偿引发的次同步谐振,文章采用基于时域仿真实现的复转矩系数法分析了不同发电机出力以及不同串补度对系统次同步谐振的影响。仿真验证了故障情况下,较小串补度系统对次同步谐振的稳定性。     

采用STATCOM抑制次同步谐振的理论与仿真研究

针对静止同步补偿器（STATCOM）在抑制次同步谐振（SSR）方面的理论与应用进行了研究。分析了STATCOM抑制SSR的基本工作原理;提出了STATCOM抑制SSR的控制策略,并设计了相应的控制器,以IEEE第一标准模型为例,采用特征值分析和时域仿真分析2种方法验证STATCOM对SSR的抑制效果。此外,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,建立了锦界电厂串补送出系统的电磁暂态仿真平台,并进行了相应的仿真分析。仿真结果表明,STATCOM能有效抑制SSR的发生,为解决国内外交流串补输电工程中的SSR问题提供了参考,也为STATCOM装置的应用提供了依据。     

紧凑型线路参数特性对次同步谐振问题的影响

紧凑型输电线路的电气参数与常规输电线路存在较大差异,因此分析其参数特性对次同步谐振（SSR）问题的影响,探讨应用串联补偿的紧凑型输电线路进行火电厂送出在SSR问题方面的利弊具有实际意义。以中国上都电厂二期送出的实际情况为背景,采用特征值分析法对问题进行分析,考虑了常规输电线路、紧凑型输电线路和高自然功率紧凑型输电线路参数条件下的SSR问题。研究结果表明:紧凑型输电线路可以比常规输电线路提供更宽的不发生SSR的串补度范围,加之其本身相当于常规线路27%补偿度的线路电感参数特性,使其在某些输送能力要求下采用合适的补偿方案可以避免SSR,同时也为采用大比例固定串补与小比例可控串补结合的方案抑制SSR的发生提供了较好的经济前景。     

采用SVC抑制次同步谐振的机理分析

针对采用静止无功补偿器（SVC）抑制次同步谐振（SSR）的核心问题,即如何提供与扭振模态频率互补的电流分量问题,提出了SVC基波电纳次同步调制的控制机理和数学模型。分析表明:对SVC基波电纳参考值进行次同步频率调制,可控制其输出大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制SSR的目的。这一控制机理同时会导致SVC输出超同步和复杂分数次谐波分量。基于详细电力电子电路的非线性电磁仿真和实际SVC设备试验均验证了控制机理和数学模型的有效性和正确性,进一步将所提出的控制机理应用于锦界电厂串补输电系统的SSR问题,数值仿真结果证实了其有效性。     

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.     

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。     

采用遗传-模拟退火算法优化设计SVC次同步阻尼控制器

针对锦界电厂串补输电工程的多模态次同步谐振(SSR)问题,在基波电纳次同步调制机理基础上,优化设计静止无功补偿器(SVC)次同步阻尼控制器(SSDC).首先建立适应SSR分析与控制设计、包含SVC的多机系统线性化模型,其次提出了基于独立模态控制思路的控制器结构,然后将控制参数设计问题规范为一个约束型非线性规划问题,进而采用遗传-模拟退火(GASA)算法求解得到控制参数,最后采用特征值分析和时域仿真验证了控制系统的有效性.结果表明:SVC-SSDC能大幅提高机组扭振的模态阻尼,有效抑制SSR,从而保证了机组和电网的安全稳定运行.     

“次同步谐振动态稳定装置自主研发与工程应用”项目通过技术鉴定

2010-05—14,“次同步谐振动态稳定装置自主研发与工程应用”项目通过了由中国电机工程学会组织的鉴定委员会的技术鉴定。该项目对抑制SSR的机理、试验验证方法及工程应用等问题进行了全面深入的研究,形成了一整套解决SSR问题的方法和措施。自主研发的次同步谐振动态稳定装置（SSR—DS）,可有效抑制由串补引发的SSR,解决了锦界电厂出力受限问题。     

关于汽轮发电机如何应对次同步振荡的探讨

我国有几条采用串补的大容量远距离输电线路发生了次同步谐振(SSR)。本文以某电厂为例介绍SSR对发电机造成的破坏,由此探讨汽轮发电机如何应对SSR的问题。     

应用静止无功补偿器抑制次同步谐振的仿真研究

针对华北地区某大型坑口电厂（A电厂）串联补偿送出系统次同步谐振（subsynchronousresonance,SSR）引发发电机组轴系扭振的问题,采用基于电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（powersystemcom-puteraideddesignandelectricmagnetictransientinDCsystem,PSCAD／EMTDC）的时域仿真与频域仿真分析相结合的方法,通过大量的仿真计算,对静止无功补偿器（staticvarcompensator,SvC）抑制SSR的工作原理、控制策略及其影响因素等进行了系统的研究和验证。仿真结果与实际工程应用结果均表明,SVC能有效抑制SsR的发生。该方法可解决南方电网系统内交流串联补偿输电工程中的SSR问题。     

含有SMES电力系统次同步谐振的抑制研究

随着中国社会主义市场化经济日趋深化,国民经济日益迅速的发展,用电负荷迅速增长,电网的输送容量也在不断地增大,输电距离不断加长。在这样的发展背景下串联补偿作为提高线路输电能力的手段在电网规划中越来越受到关注,但是在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿后,在某种运行方式或补偿度的情况下,会发生电力系统的次同步谐振（SSR）现象。柔性交流输电技术在电力系统中有着广阔的应用前景,是近年来电力系统研究的前沿课题之一。而超导磁储能系统（SMES）是FACTS家族的新型重要成员,是储能补偿装置的代表。采用扫频一复转矩法分析系统的次同步谐振,摒弃传统的PID控制策略,设计多目标控制算法实现对SMES装置的系统级控制,使其在进行无功补偿的同时可以阻尼电力系统次同步谐振现象,这既有理论又有现实意义。     

我国火电基地串补输电系统的次同步谐振问题

分析了不同装机容量和不同输送距离下火电基地的输电能力及其所需的固定串补配置,并采用特征值分析方法对串补可能引发的次同步谐振(sub-synchronons resonance,SSR)进行了评估。结果表明,当火电基地装机容量大于2 000 MW,输送距离在400 km以上,串补度在30%~50%时,将面临不同程度的SSR威胁。装机容量愈大,输电距离愈长,要求串补度愈高,SSR的危害愈严重。     

Controlling chaos and bifurcations of SMIB power system experiencing SSR phenomenon using SSSC

This paper presents the effect of Static Synchronous Series Compensation (SSSC) on the bifurcations of heavily loaded Single Machine Infinite Bus (SMIB) power system experiencing Subsynchronous Resonance (SSR). In SSR phenomenon, the series compensation increases the power transfer capability of the transmission line. However, Hopf bifurcation is depicted at certain compensation levels. The system then routes to chaos via torus breakdown scenario in case of conventional compensation (variable series capacitor) scheme. In this study, the effect of replacing the conventional compensation with SSSC is highlighted. Varying the SSSC controller reference voltage changes the compensation degree. The results show that the operating point of the system never loses stability at any realistic compensation degree in case of SSSC which means that all bifurcations of the system have been eliminated. Time domain simulations coincide with the results of the bifurcation analysis. The robustness of the SSSC compensation scheme and its controller is verified by subjecting a single-phase to ground fault at the end of the transmission line. The results are compared with the case of conventional compensation. Additionally, the effect of the SSSC controller gain on the location of the Hopf bifurcation is addressed.     

串补线路次同步谐振分析及SVC抑制方法研究

针对输电网中串联电容补偿引发的次同步谐振,采用基于时域仿真实现的复转矩系数法分析不同发电机出力以及不同串联补偿度对系统次同步振荡的影响。提出基于SVC的次同步抑制措施,介绍相关的控制策略,最后通过时域仿真分析加装SVC装置前后发电机组轴系转矩的变化,验证了SVC对系统次同步振荡抑制的可行性和有效性。     

Investigation of SSR characteristics of unified power flow controller

The unified power flow controller (UPFC) is the most versatile flexible ac transmission system (FACTS) controller which can be used to control active and reactive power flows in a transmission line in addition to the bus voltage. The active series compensation is provided by injecting series reactive voltage. The voltage at the two ports of UPFC are regulated by control of shunt current and series real voltage. It also has several operating control modes such as voltage and power regulation, line impedance compensation, etc. This paper presents the analysis and study of sub-synchronous resonance (SSR) characteristics of UPFC. The various combination of operating modes of shunt and series converters are considered for investigating their effect on SSR characteristics.The analysis of SSR with UPFC is carried out based on frequency domain method, eigenvalue analysis and transient simulation. The frequency domain method considers D-Q model of UPFC for the computation of damping torque for quick check in determining torsional mode stability. The study is performed on IEEE First Benchmark Model (FBM).     

附加励磁阻尼控制(SEDC)技术的实验及仿真

为提高电网的输送能力,电力系统中大量采用了串联电容补偿技术,但串补设备投运后可能产生的次同步谐振(SSR)问题引起了广泛关注.附加励磁阻尼控制(SEDC)是抑制SSR的措施之一.从SEDC抑制效果及对常规励磁系统特性的影响等方面,对SEDC技术进行实验研究.并结合5001kV串补装置与上都电厂SEDC装置的联合调整试验,仿真研究了SEDC装置投运后电力系统的稳定特性.     

含有STATCOM的电力系统次同步谐振研究

在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿后,在某种运行方式或补偿度的情况下,会发生电力系统的次同步谐振(SSR)现象。柔性交流输电技术在电力系统中有着广阔的应用前景,是近年来电力系统研究的前沿课题之一。而静止同步无功补偿器(STATCOM)是FACTS家族的重要成员,是并联型补偿装置的代表。采用扫频-复转矩法分析系统的次同步谐振,摒弃传统的PID控制策略,设计多目标控制算法实现对STATCOM装置的系统级控制,使其在进行无功补偿的同时可以阻尼电力系统次同步谐振现象,这就显得既有理论又有现实意义。     

神木电厂串补送出方案次同步谐振的计算分析

为评估神木电厂一期串补送出方案的次同步谐振(SSR)问题,采用电气阻尼频率特性计算与时域仿真相结合的方法,对该方案的SSR进行了全面、深入的计算和分析。首先采用基于时域仿真实现的复转矩系数法-测试信号法计算了不同串补度和运行工况下发电机组的电气阻尼频率特性;然后据此计算出使次同步谐振不发散所需的最小发电机机械阻尼,并与已知的发电机机械阻尼进行了比较,判断出不同串补度和运行工况下神木电厂一期串补送出方案的次同步谐振稳定性;最后采用PSCAD/EMTDC,基于发电机组轴系的多刚体模型进行了时域仿真,验证了已得到的结果。所得的计算分析结果对神木电厂一期串补送出方案的设计具有指导意义。