新型同步调相机的关键技术及研究进展

随着直流特高压输电系统的发展,大容量新型同步调相机成为满足系统无功动态需求的最优选择,逐渐成为研究热点之一。基于此,对新型同步调相机的研究现状进行了系统的总结和归纳。首先,从新型同步调相机的数学模型、运行状态以及控制策略3个方面对其运行原理进行介绍。其次,将其与电力电子无功补偿设备作对比,阐述了新型同步调相机优越的动态无功输出特性,并研究了其无功输出特性的影响因素。最后从新型同步调相机的现有故障诊断技术和参数辨识技术2个方面对其状态监测技术的研究现状进行总结。文中综述了新型同步调相机的数学模型、控制策略和运行状态监控等方面的研究情况,能够为新型调相机的进一步研究提供参考。     

调相机运行特性和控制策略综述

调相机作为无功补偿设备广泛加装于特高压直流输电工程,能有效解决电力系统无功支撑能力不足的问题。本文首先系统分析调相机的数学模型,提炼出调相机动态性能优化的电气参数。通过仿真及实际工程的应用效果验证了调相机的良好的无功出力特性。然后将调相机与其他无功补偿设备进行比较,说明了调相机具备更强的暂态无功输出与电压支撑能力。在此基础上,详细阐述了现有调相机无功电压控制策略,并分析了不同控制策略的优缺点。最后,结合当前电网对同步调相机组的要求,探讨了未来同步调相机发展需要研究的关键技术。     

利用调相机提升送端双馈风机高电压穿越能力的协调控制

提出了一种利用同步调相机提升送端双馈风电场高电压穿越能力的无功协调控制策略,以避免风电场大规模脱网。大容量同步调相机由于其动态无功支撑和短时过载能力强,现已广泛应用于直流输电系统中,然而由于同步调相机的响应时间有限,其故障时无功出力会出现滞后。在分析了双馈风机和调相机的无功出力特性后,提出了一种无功协调控制策略。在部署同步调相机的同时,通过在故障暂态期间控制风电场参与无功调节,可以优化电网电压骤升期间的无功补偿。并在故障后稳态期间控制风电场退出无功调节,使得故障恢复后风电场能更快进入正常运行。在系统发生直流闭锁、小无功扰动或连续换相失败等故障下的仿真结果表明,协调控制方法可以在故障期间有效降低风机峰值端电压,加快系统电压恢复。     

含同步调相机的交直流混联系统稳定研究

针对交直流混联系统发生故障时出现无功不足和电压跌落的问题,需要在交直流混联系统交流侧加装同步调相机,对其提供强无功支撑,保证系统稳定运行.对含同步调相机的交直流混联系统稳定性进行了研究,将在不同故障下的交直流混联系统逆变侧接入同步调相机前后逆变侧母线电压情况进行对比,研究同步调相机接入对母线电压的补偿效果.建立了含同步调相机的交直流混联系统数值仿真模型,仿真结果表明加装同步调相机可提高交直流混联系统的稳定性,提升系统故障恢复能力.     

新型大容量调相机性能特点及工程应用

随着特高压直流输电工程的大规模推广应用,以及新能源并网的快速发展,采用新型大容量调相机来为电网提供动态无功支撑、提高电网安全稳定运行能力,正受到国内外输电行业的重视。对新型大容量调相机相比静止无功补偿设备的应用优势进行分析研究,明确其关键指标需求,以提高机组性能及运行可靠性为出发点,提出主变及各重要辅助系统的原则配置要求。根据新型大容量调相机设备特点及性能需求,提出其设备质量管控、厂内及涉网性能考核试验的建议。以期为国内新型大容量调相机配套工程设备的性能优化、质量提升及性能考核提供理论依据。     

考虑调相机饱和参数的分阶段励磁控制优化策略

针对常规励磁控制在故障期间未能充分发挥调相机暂态无功输出能力和难以准确有效地支撑电网电压的问题,提出考虑调相机饱和状态下电机参数的分阶段励磁控制优化策略。首先,推导调相机暂态无功输出表达式,分析不同运行工况下饱和参数对调相机暂态无功特性的影响。其次,基于调相机参数与输出无功的数学关系引入考虑饱和参数的无功增量,分阶段优化励磁环节中内环电压参考值与外环PI控制。最后,建立锡盟-泰州特高压直流输电系统的无功控制模型,通过仿真验证励磁控制策略优化效果。研究成果为调相机的优化设计提供技术支撑,也对提高调相机的电网电压故障支撑能力和提升我国高压直流电网的电压稳定水平具有重要作用。     

基于同步电机等效电路的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制

针对大量光伏和风电等新能源接入电网,电压稳定性降低以及电网故障情况下的无功和电压问题,提出一种基于同步发电机等效电路模型的新型虚拟调相机控制策略。以夜间具有充足无功调节能力的光伏逆变器为目标,设计基于同步电机等效的分布式可再生能源发电虚拟同步机控制策略,通过对同步发电机建模及其次暂态效应分析,提出逆变器的虚拟调相机及无功控制方法,并在单机—输电线路—无穷大母线案例中验证。新能源大规模接入区域的逆变器被赋予分布式调相机的次暂态无功响应特性和惯性后,区域暂态无功支撑能力和暂态电压稳定性大大增强。     

同步调相机对受端省级电网运行影响及控制策略研究

同步调相机作为特高压直流配套工程投产后,开展其对受端电网运行影响以及协调控制策略研究具有重要现实意义。首先分析了大型同步调相机的无功运行特性,建立了不同时间尺度下的调相机无功电压模型。其次通过华东实际电网算例,仿真分析了对电压特性、短路电流以及换相失败等的影响。仿真结果表明,调相机接入后可以有效提升电压支撑能力,显著增强电网强度,降低换相失败风险,验证了理论分析的正确性。最后提出将调相机接入AVC统一调配,并采用较小静态调差系数和稳态迟相运行的控制策略,可充分发挥调相机的动态无功支撑作用。     

新型同步调相机技术

正同步调相机又称同步补偿机,用于向电力系统提供或吸收无功功率。新型同步调相机采用自并励励磁方式,无功响应更快;冷却方式更多样,既有空冷,也有双水内冷,因而实现了容量大型化;采用静止变频器启动方式,控制精度较高,并网冲击小。新型同步调相机具备瞬时无功支撑和强短时过载能力,     

大型调相机励磁与无功电压协调控制策略探讨

特高压直流站装设的大型调相机本质上是一台挂网运行且不带机械负荷的同步电动机,其励磁控制与无功电压综合控制的目的是为换流站交流母线提供快速、大额的动态和暂态无功电压支撑。在此分析了大型调相机与常规发电机励磁主环和辅环控制方面的差异,提出了励磁系统调差和低励限制等的配置方法、参数整定原则。针对调相机定位于快速动态和暂态无功电压支撑而不承担换流站无功基荷的特点,提出了一种基于励磁AVR的调相机综合无功电压控制方法,既可以保证调相机在AVR模式下具有快速响应能力,又能保证其长期稳态运行在设定无功目标。此处提出的励磁控制策略和无功电压综合控制策略可供换流站大型调相机励磁系统设计参考。     

特高压直流送端1.3倍过电压下调相机暂态过程与承受能力提升措施

为解决特高压直流输电送端系统换相失败引起的暂态电压升高和短路容量支撑问题,采用了具有良好动态性能的大容量新型调相机.当送端系统发生直流闭锁或者连续换相失败时,会产生高达1.3倍额定电压的系统过电压,并会使调相机相应地产生很大的瞬时进相无功功率,功率数值则取决于调相机的性能参数和初始状态.本文通过理论计算和计算机仿真,得出不同初始状态下的调相机最大瞬时进相无功值.通过分析,指出通过设计制造和改变运行方式来提高调相机承受瞬时进相无功的措施.     

同步调相机发展综述EI北大核心CSCD

随着新型电力系统中新能源占比的持续提升,电源侧的电压和惯量支撑能力日益下降,同步调相机成为保障新能源可持续发展的关键设备。该文主要介绍了同步调相机的最新技术进展,并结合电网的实际需求对未来同步调相机的技术发展方向进行了分析与展望。目前,我国新型同步调相机的优异性能主要体现在强电压支撑和过载能力方面,其惯量的管理和提升尚缺乏足够的重视。未来随着非同步电源渗透率的提高,系统惯量不足引起的频率问题将逐步凸显,高惯量调相机、储能型调相机和双轴励磁调相机可望成为主要的技术发展方向。此外,退役火电和现役水电机组的调相机改造也是支撑未来电力系统发展的有效技术方案,具有很好的工程价值和社会效益。     

特高压交直流系统动态无功支撑用大型调相机运行需求分析

为提高特高压交直流系统动态无功支撑及大容量双向调节能力,为特高压直流输电配套大型调相机组设备,对配套特高压直流输电工程动态无功调节而使用的300 MVar级大容量调相机关键技术特点进行了分析,并与现有等同容量级别汽轮发电机组设备进行了对比,提出了在现有412 MV·A级同步汽轮发电机基础上,改进设计特高压直流输电工程用大容量调相机时应注意的问题及建议。     

青南新能源集中送出地区动态无功补偿方案对比研究

为解决青南高比例新能源集中送出面临的暂态过电压等问题,提出了新型分布式调相机动态无功补偿方案.通过对比分析直流典型故障期间不同动态无功补偿设备及接入方式对新能源场站母线过电压抑制能力和低电压支撑能力,筛选出最好的动态无功补偿方案.研究表明,在新能源场站35 kV母线或110 kV汇集站通过三绕组变压器接入分布式调相机的...     

同步调相机对电力系统静态稳定的影响

同步调相机是否有利于电力系统的静(动)态稳定,是一个有争议的问题。本文分析证明,同步调相机的存在,决不会降低系统静态稳定极限,除非采用了与本文不同的数学模型。文中还论证了用静止无功补偿器(负荷)代替同步调相机的可能性。     

同步调相机特性及应用

同步调相机是一种特殊运行状态下的同步电机,当应用于电力系统时,能根据系统的需要,自动地在电网电压下降时增加无功输出、在电网电压上升时吸收无功功率,以维持电压,提高电力系统的稳定性,改善系统供电质量。本文从分析同步调相机在电力系统无功补偿中的优势入手,介绍同步调相机的相关问题。     

新型调相机润滑油系统故障原因分析及处理

润滑油系统作为新型调相机重要的支撑系统,其运行状态决定了调相机安全运行水平.通过对某新型调相机油系统在调试过程中出现的润滑油泵跳闸、轴瓦进油失压等问题进行原因分析,并制定了合理的解决方案,可为同类型调相机油系统问题处理提供参考.     

大型同步调相机控制策略研究

随着特高压直流输电的发展,“强直弱交”电网的无功补偿问题越来越突出。大型同步调相机无功响应快、故障穿越能力强,是理想的无功补偿设备。介绍了国家电网公司大型调相机项目的应用背景,阐述了大型同步调相机的静止变频器（SFC）启动方式和励磁控制策略;重点分析调相机的SFC启动控制策略、励磁系统无功-电压协调控制、基于电力系统电压调节器（PSVR）的无功控制策略,并通过仿真试验对控制策略进行验证。试验结果表明,所提出的调相机控制策略可很好满足大型同步调相机启动和运行控制需求。     

华东电网调相机AVC控制策略研究

为实现调相机的无功优化控制,提出了一种高压直流换流站调相机的自动电压控制(automaticvoltagecontrol,AVC)策略。首先分析了调相机励磁控制系统和不同励磁控制模式之间的切换逻辑。针对调相机所在的高压直流换流站及近区电网,AVC主站建立二级电压控制区域,并对该区域实行无功协调控制。根据励磁控制模式之间的切换逻辑和AVC主站调相机控制策略,确定了调相机AVC子站的控制模式以及切换逻辑。通过实时数字仿真器(realtimedigital simulator,RTDS)动模试验,验证了所提策略的正确性和可实行性。文中提出的AVC控制策略,在电网故障时确保调相机动态无功支撑能力,稳态运行时发挥调相机无功源作用,从而优化区域无功出力,提高区域无功调节水平。     

励磁系统对调相机动态无功特性的影响

调相机本体参数确定的情况下,励磁系统的优化成为进一步提升调相机暂态无功特性的关键。利用频域和时域灵敏度分析方法系统研究了励磁系统参数对调相机动态无功特性的影响,提出了大、小扰动工况下调相机动态无功特性的定量评价方法,确定不同场景下的励磁系统主导参数及其优化方向,通过不同扰动工况下的时域仿真验证了分析结果的正确性。该研究能以极低的成本改善调相机暂态无功特性,提升调相机对系统的电压支撑水平,具有很高的工程价值。