附加励磁阻尼控制对励磁系统常规功能的影响

内蒙古上都电厂由于采用固定串补面临次同步谐振(SSR)威胁,通过技术经济论证,拟实施以附加励磁阻尼控制(SEDC)为核心的综合治理方案。SEDC属于励磁系统的附加控制,其控制输出与励磁系统常规控制输出叠加,在励磁电压上形成次同步频率分量,进而产生次同步频率阻尼电磁转矩以抑制SSR。分析并避免SEDC对励磁系统常规功能的影响是SEDC方案工程实施必须解决的基础问题。采用理论分析、仿真计算与现场实验相结合的方法进行研究,结果表明:合理设置SEDC限幅及增益,系统稳态、暂态下,SEDC均不会对励磁系统常规功能产生显著影响。     

励磁系统附加调差对发电机阻尼特性影响的机制分析及试验

首先研究了附加调差对系统阻尼的影响,即将附加调差引入菲利蒲–海佛隆模型,推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量随附加调差系数变化的曲线是一条二次抛物线,而且这条抛物线的开口方向和位置与励磁参数、发电机参数、运行状况及系统参数有关。然后分析了附加调差对发电机频率响应特性的影响。仿真计算和现场试验结果表明：在0.1-2 Hz的低频振荡频段,较大的附加调差系数对发电机频率响应特性的影响明显,因此配置电力系统稳定器时计入附加调差的影响是很必要的。     

高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制器的设计与实现

针对抑制由HVDC引起的次同步振荡问题,阐述了附加次同步振荡阻尼控制器(SSDC)抑制次同步振荡(SSO)的原理。对SSDC设计中的控制器结构、输入信号的选取、相位补偿和增益调整等方面进行了重点论述,分析了不同方案的优缺点。从工程应用的角度,提出了一种便于工程实现的SSDC设计方案。在此基础上,针对东北-华北联网的高岭背靠背换流站附近绥中发电机组的次同步振荡问题,设计了相应的SSDC。实时数字仿真(RTDS)和实际控制器的闭环试验验证了所设计的SSDC能有效地抑制SSO,并对HVDC的动态特性影响较小。     

励磁系统中附加调差对电力系统振荡模式阻尼的影响

将附加调差引入菲利蒲-海佛隆模型,分析附加调差对模型参数的影响,推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量?KD随附加调差系数XC的变化是一条二次抛物线,且这条抛物线的特性与励磁参数、发电机参数、运行状况及线路参数有关。证明了此抛物线在以?KD为纵轴、以XC为横轴的坐标系中必经过原点,且与横轴的第2个交点随发电机功角变化而单调变化。根据此抛物线可全面说明附加调差对系统阻尼的影响情况。两机系统及实际互联电网各典型振荡模式的计算结果与理论推导吻合。     

励磁系统调差环节对系统阻尼的影响

根据传统小扰动分析模型,结合励磁PSS功能在单机系统小扰动传递函数框图中的表达形式,经过理论推导,对励磁系统调差系数对系统阻尼的影响机理进行了分析,并通过BPA所搭建的仿真模型、现场试验结果对分析结论进行了验证.结合当前电网对电厂励磁参数的管理情况,提出了电网应当将励磁调差系数等对电网有重要影响的励磁参数纳入统一管理范畴的建议.     

励磁附加调差对电力系统阻尼特性影响的机理分析

本文研究了励磁系统附加调差对系统阻尼的影响。将附加调差引入菲利蒲-海佛隆模型,分析附加调差对模型参数的影响。推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量ΔKD随附加调差系数XC变化的曲线为一条二次抛物线,而且这条抛物线的开口方向和位置与励磁参数、发电机参数、运行状况及系统参数有关。证明了此抛物线在以ΔKD为纵轴、以XC为横轴的坐标系中必经过原点,在其他参数确定的前提下,抛物线与横轴的第二个交点是发电机功角的函数。根据此抛物线可全面说明附加调差对系统阻尼的影响情况。现场试验结果与理论推导相符。     

励磁附加控制对电力系统稳定器的影响实例分析

惠州抽水蓄能电站的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)在励磁附加控制投入后引起功率自发振荡,根据实测的频率特性进行原因分析.励磁附加控制的引入改变了励磁系统的无补偿特性,基于相位补偿原理配置的PSS反而削弱了机组阻尼,因而引起功率振荡.指出惠州抽水蓄能电站在正常运行方式下不应投入励磁...     

励磁系统调差对系统阻尼的影响和仿真

结合当前电网对电厂励磁参数的管理情况,提出了电网应当将励磁调差系数等对电网有重要影响的励磁参数纳入统一管理范畴的建议。     

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性.该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析.进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数.仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡.     

基于蚁群算法的次同步附加励磁阻尼控制器设计

结合特征值分析和蚁群算法寻优对附加励磁阻尼控制器（Supplementary Excitation Dampin Controller,SEDC）的设计进行了详细探讨。在对SEDC结构和原理进行分析的基础上,建立了含SEDC的IEEE次同步谐振第二标准测试系统小干扰模型。对该模型做特征值分析,并以预设的多种运行状态下模态阻尼最大化为目标函数,运用蚁群算法对控制器参数进行计算和优化。特征值分析和EMTDC仿真结果证明了采用该方法所设计的SEDC具有较强的鲁棒性,能够有效抑制次同步谐振。     

附加励磁阻尼控制抑制多模态SSR的机理及其关键技术

一些新建的大型煤电基地由于采用较高固定串补度的厂对网远距离大容量输电模式,所引发的多模态次同步谐振(SSR)正成为威胁机组安全和电网稳定的现实难题.以上都电厂串补输电工程(二期)为例,阐述多模态SSR的发生机理,分析采用附加励磁阻尼控制(SEDC)抑制多模态SSR的基本原理及其相对于其他措施的特点和优势,并重点探讨SEDC研发中面临的关键技术问题及其解决思路,为中国自主研发和应用SEDC设备解决SSR问题奠定基础.     

SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。     

附加励磁阻尼控制抑制次同步谐振研究

基于阻尼特性分析对抑制次同步振荡的附加励磁系统阻尼控制器（SEDC）进行了详细研究。首先基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统及IEEEST1A型励磁系统设计相应的SEDC。采用测试信号法,通过计算发电机组的次同步电气阻尼特性,分析所设计的SEDC对发电机组次同步振荡的抑制效果。结果表明,SEDC在不采用带通滤波器的方式下,将转速偏差经适当移相及放大,通过对励磁电压的调节,可以提供足够的阻尼转矩抑制次同步谐振;采用带通滤波器可大大提高通带频率对应的电气阻尼,同时对多个模态采用带通滤波,可以同时提高各个扭振频率处的电气阻尼,有利于次同步谐振的抑制。     

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。     

直流广域自适应阻尼控制器设计与RTDS实验

传统的阻尼控制器较难适应系统结构与运行方式的变化,导致电网的低频振荡现象仍然时有发生.设计了一种基于广域动态信息的自寻优自适应阻尼控制器.该控制器使用改进的Prony算法,在线分析得到系统弱阻尼区间振荡模式的阻尼比,并据此通过自寻优的方法调整控制器的参数.该方法避免了现有自适应阻尼控制方法中存在的系统降阶模型辨识的困难,其控制效果通过在南方电网直流调制中的仿真应用得到了验证.进一步,实现了该直流自适应阻尼控制器的软硬件系统,并在基于实时数字仿真器(RTDS)与广域测量系统物理装置的实验平台上进行了测试.闭环控制实验结果说明了此自适应策略的有效性及广域阻尼控制的可行性.     

PSS与VSC-HVDC附加阻尼控制器参数协调优化设计

将含参数约束的线性优化方法应用于交\直流混合系统的电力系统稳定器和基于电压源型换流器的高压直流输电系统附加阻尼控制器的参数协调优化中。该算法考虑了不同阻尼控制方式间的相互影响和作用,在迭代过程中通过修正优化可行域区间,使系统低频振荡模式对应的特征根最终移动到复平面上期望区域内。系统的特征值分析和时域仿真结果验证了上述方法的有效性和实用性。     

采用STATCOM与SEDC的多机系统次同步谐振抑制措施

并列同型的多台汽轮机组通过带串补线路送出时可能发生次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。出力不均衡时,各机组轴系扭振行为不一致,在幅值和相位上均有差别。以双机系统为例,对并列多机系统发生SSR时各机组轴系扭振行为的差异进行了研究。时域仿真结果表明,将各机组发电机转速均取作输入信号时,仅采用静止同步补偿器(static var compensator,STATCOM)便可抑制所有机组的轴系扭振,但是抑制速度缓慢;以网侧STATCOM为主、机侧附加励磁阻尼控制(supplementary excitation damping,SEDC)为辅的联合SSR抑制措施可以结合SEDC和STATCOM各自作为SSR抑制措施的优点,快速有效地抑制多机系统SSR。     

基于实用稳定域的次同步振荡阻尼控制器设计

随着高压直流输电、柔性交流输电装置的广泛应用电力系统运行方式灵活多变,对次同步振荡有着显著的影响,传统的采用“逐点法”设计的阻尼控制器可能存在鲁棒性不足的问题。为提高控制器的鲁棒性,提出一种基于实用随着高压直流输电、柔性交流输电装置的广泛应用电力系统运行方式灵活多变,对次同步振荡有着显著的影响,传统的采用“逐点法”设计的阻尼控制器可能存在鲁棒性不足的问题。为提高控制器的鲁棒性,提出一种基于实用次同步振荡稳定域的阻尼控制器优化设计方法。采用临界阻尼定义一种新的稳定边界,构成实用次同步振荡稳定域,并直接以该稳定域为目标进行阻尼控制器参数优化。分析一个含可控串联补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)系统的多个运行参数对次同步振荡的影响,发现TCSC导通角是影响次同步振荡模式阻尼的主导因素。采用遗传算法,以TCSC导通角构成的实用次同步振荡稳定域为目标,设计附加励磁阻尼控制器(supplementary excitation damping controller,SEDC)的参数。结果表明,所设计的SEDC能大大扩展TCSC的安全工作范围。