锦—苏特高压直流对江苏电网变压器直流偏磁的影响

±800 kV锦-苏特高压直流工程大功率双极不平衡调试期间,江苏电网建设了直流偏磁在线监测系统,开展了直流偏磁带电检测工作。对距苏州换流站接地极100 km内主要500 kV和220 kV主变开展直流偏磁测试,包括中性点直流电流、振动、噪声等,并研究其对江苏电网的影响。研究发现,该工程直流偏磁会造成附近主变振动加剧、噪声增加,但未见造成局部过热现象,对主变的安全运行影响较小。提出了对新投运主变出厂试验增加直流偏磁试验和加强直流偏磁在线监测跟踪的建议。     

降低次同步谐振风险的大型火电基地经串补线路送出规划和运行方案

为减小大型火电基地经串补线路送出所面临的次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)风险,采用特征值分析法研究了发电厂侧机组型号、机组运行组合对系统电气谐振特性的影响,并分析了电力网侧关站选址/串补度设置综合方案对系统SSR特性的影响,提出了同电厂采用不同型号机组、优化关站选址/串补度设置来降低系统SSR风险的大型火电基地经串补外送系统的规划方案。针对已经投入运行的系统,提出通过减少运行发电机台数等运行机组组合的调整方案,来降低系统面临的SSR风险。后,通过基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真对上述方案的有效性进行了验证。     

轨道交通影响下上海电网直流偏磁多参量监测及治理研究

上海电网作为交直流混联特大型城市电网受直流偏磁影响较大,其中轨道交通杂散电流对电网主变的直流偏磁影响较为明显。通过建立上海电网直流偏磁监测系统开展了基于变压器中性点直流、振动和噪声的多参量监测和分析。分析结果表明上海电网轨交线路附近变压器受直流偏磁影响明显,离地铁线路愈近,周围地铁线路越多,主变的偏磁现象愈明显。在地铁运行高峰期,主变的振动加速度和噪声要明显大于地铁低谷期,地铁停运后,主变的振动和噪声明显下降。通过监测,针对受直流偏磁影响严重的主变开展了偏磁治理研究并制定了相应的治理方案。     

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。     

避免次同步谐振风险的安全短路容量筛选方法

串联补偿可提高系统输送极限和暂态稳定性,广泛应用于输电网系统中,但串联补偿会引发次同步谐振现象,严重影响系统安全。已有分析次同步谐振风险的方法需要较多计算信息和复杂计算过程,在电网规划阶段较难实施。提出了一种可避免次同步谐振(SSR)风险的系统安全短路容量快速筛选方法,可在规划阶段显著降低系统次同步谐振风险。首先,在不同短路容量条件下利用串补系数作用法(CIF)计算系统各发电机的次同步谐振风险。再利用串补系数门槛值筛选出不具备次同步谐振风险的系统短路容量,为系统得出不具备次同步谐振风险的安全短路容量。由于串补系数作用法计算时需要的信息量极少,因此适用于电网规划阶段。仿真结果表明,该方法能够快速精确地得出系统安全短路容量,规避次同步谐振风险。     

TCSC次同步频率阻抗特性及其抑制SSR的参数设计

正确分析TCSC次同步频率阻抗特性是研究TCSC抑制次同步谐振（SSR）能力以及进行TCSC参数设计的重要基础。基于对TCSC次同步频率阻抗模型的研究,绘制了三维频率阻抗图,分析了TCSC次同步频率阻抗特性,特别提出了次同步谐振导通角的概念。基于内蒙古上都电厂串补输电线路模型,在满足工频基波阻抗调节特性的前提下,根据次同步频率阻抗特性研究了考虑TCSC自然抑制SSR时其主电路参数的设计原则。通过对上述系统各模态频率阻抗特性的综合分析,讨论了TCSC控制参数的选择方法。仿真结果证实了次同步频率阻抗特性分析结果的正确性。     

可控串补对次同步谐振的抑制作用初步探讨

简要介绍可控串补的组成，运行方式及主要功能，并分析托克托电厂4期串联补偿进出方案存在的次同步谐振问题．用EMTP仿真程序详细探计可控串补(TCSC)抑制次同步谐振(SSR)的可行性。     

沽源风电场串补输电系统次同步谐振典型事件及影响因素分析

针对沽源风电场串补输电系统的次同步谐振(SSR)特性进行分析。首先介绍了沽源风电场串补输电系统及其SSR事件,通过典型振荡现象的分析和各次振荡事件的统计,总结得到该系统SSR问题的特性以及主要影响因素。然后,建立沽源风电场串补系统的等效模型,利用PSCAD/EMTDC对典型事件进行仿真复现,结合特征值分析,对SSR机理进行进一步的解释。接着,利用特征值灵敏度分析法确定了风力机全运行区域内影响SSR特性的主导因素,并对其影响大小进行量化分析,并且进一步区分影响稳定性和谐振频率的主导因素。发现转速的变化对稳定性的影响最大,其次为:输出功率,风力机台数,串补度、转子侧内环电流比例系数。影响谐振频率的主导因素是串补度,其次为风力机台数、转速、输出功率。最后,根据现场数据和理论分析结果,为风电场的安全稳定运行提出合理化建议。     

大规模双馈风电场次同步谐振的分析与抑制

已有的运行经验表明,风电场接入含有固定串补的系统时,存在诱发次同步谐振(SSR)的风险.因此,有必要对风电场发生SSR现象的机理做深入分析,以便提出相应的抑制措施.文中首先根据国内某地区风电场的实际参数建立了应用于SSR分析的等值模型,通过仿真呈现了该模型发生SSR的情形;然后,利用特征值法分析了风速、并网风力发电机台数以及双馈感应发电机(DFIG)控制参数等对系统SSR频率和阻尼特性的影响;并进一步推导了等值模型用于SSR分析的等效电路,详细分析了风速、发电机台数和DFIG控制参数等影响SSR特性的机理;综合所有的分析指出,风电场的SSR现象与轴系扭振无关,是一种特殊的电气谐振.最后,提出了抑制风电场SSR的方案,并通过仿真和特征值分析进行了验证.     

直流偏磁对500 kV变压器振动特性的影响分析

特高压直流工程单极-大地回路运行时,直流电流侵入大型变压器绕组,致使变压器振动加剧。为了深入了解直流偏磁对大型变压器振动特性的影响,分析了变压器的振动机理及直流偏磁的影响机制。在白鹤滩—江苏 ± 800 kV特高压直流输电工程调试期间,对500 kV三相变压器的中性点电流、振动信号进行了实测,量化了直流偏磁程度,分析了不同直流偏磁程度下变压器振动信号时域及频谱特征。提取了波形畸变比、奇偶次谐波能量比、累计能量占比、功率谱熵等特征量来分析直流偏磁对大型变压器振动特性的影响。结果表明：直流偏磁导致波形畸变,1个工频周期内2个半周期对应的振动波形不再对称分布;随着直流偏磁程度增加,振动信号主频分量改变,50 Hz倍频谐波分量增多,其中50 Hz奇次谐波增幅要大于偶次谐波,且影响主要集中在600 Hz以内;由于铁心饱和作用,直流偏磁增大到一定程度时,磁不平衡性降低,振动信号复杂度不再增加。     

TCSC次同步谐振附加阻尼控制器

针对晶闸管控制的串联补偿电容器(TCSC)无法彻底消除系统次同步谐振(SSR)的问题,基于相位补偿原理设计了TCSC的附加阻尼控制器.通过对发电机转速差信号进行适当的放大和移相,产生附加控制信号来调节TCSC的触发角,使TCSC能够在整个次同步频段提供正的电气阻尼来抑制次同步谐振.基于IEEE SSR第一标准测试系统的...     

高压直流与含串补交流系统次/超同步铁磁谐振机理与解决措施

结合2017年5月29日富宁站换相失败恢复过程中发生的次/超同步铁磁谐振现象,通过理论分析和仿真验证明确了高压直流与含串补交流系统发生次/超同步铁磁谐振的原因.含串补交流系统在次同步谐波下阻抗幅值大幅增加,次同步频率谐波与其互补频率谐波之间的耦合作用增强;利用奈奎斯特稳定判据对交直流系统的阻抗进行分析,考虑串补后交直流系统的稳定性下降但仍然是稳定的.次同步频率谐波的存在易使变压器铁芯饱和,使系统稳定性进一步下降.理论分析和仿真结果表明,发生大扰动后,在换流器调制和变压器铁芯饱和2种非线性因素的作用下,交直流系统出现次/超同步的铁磁谐振现象,串补和交流滤波器相配合可以有效抑制这一类型的谐振.     

电力系统次同步振荡的分岔分析

基于非线性系统分岔理论，分析电力系统次同步谐振现象。利用通用的连续和分岔软件-AUTO，分析一个含串联补偿的电力系统次同步谐振(SSR)中的分岔现象。从非线性分岔角度揭示出SSR产生的原因是系统发生分岔后不稳定的极限环导致。当发生电力系统次同步谐振时，可能会产生环面分岔和周期折叠分岔等一系列复杂的周期轨道分岔。时域仿真的结果验证了分岔分析结果的有效性。     

直驱风电场和串补之间的次同步振荡风险

随着电网规模的持续扩大,串补长距离输电系统引发的次同步振荡现象频现。因此,如何探析串补输电系统失稳的深层原因是当前系统稳定性分析发展方向之一。本文基于开环模式谐振理论,提出了一种串补输电线路引发次同步振荡的开环模式谐振分析方法,文章首先建立了直驱风电场外接串补输电线路的小信号模型,并通过开环模式谐振分析方法研究了串补线路和直驱风电场之间的动态交互作用。结果表明串补主导的开环次同步振荡模式与风电场主导的开环次同步振荡模式在复平面靠近时,系统的闭环稳定性将会下降,并运用残差指标成功预测了开环模式谐振条件下闭环模式的位置,而改变风机参数或调整串补度可以规避动态交互的发生。本文通过算例系统验证了上述理论分析的正确性,证明直驱风电场通过串补输电线路进行输电时存在一定的失稳风险,能在一定程度上为串补输电系统的参数整定提供借鉴。     

双馈风力发电机串补输电系统全运行区域的次同步特性分析

针对双馈风力发电机串补输电系统中出现的次同步谐振(subsychronous resonance,SSR)问题,现有研究多是针对风机处于最大功率跟踪运行区域的情况进行的,不够全面;风机还有恒转速运行区域和定功率等其它运行区域。对双馈风机全部运行区域进行了分析,以华北地区某风电场实际的风机参数及运行方式为原型,建立了双馈风机与无穷大系统的线性化模型和PSCAD仿真模型,进而利用特征值分析和时域仿真方法对双馈风机串补系统全运行区域的次同步特性进行了研究,得到了SSR稳定区。结果表明:在低风速条件下,风机无论运行于最大功率跟踪状态还是其他运行状态都会发生SSR现象;随着风速增大,风机稳定运行区域的面积逐渐增大。据此,对实际风电场的稳定运行提出建议。     

网侧次同步阻尼控制器的设计及其RTDS测试

针对风电场接入串补输电系统,研制一种网侧次同步阻尼控制器(grid-side subsynchronous damping controller,GSDC)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)。GSDC由次同步阻尼计算器(subsynchronous damping calculator, SDC)和次同步电流发生器(subsynchronous current generator,SCG)构成,通过向风电场注入可控的次同步频率电流,实现抑制风电场SSR的目标。阐述了GSDC的工作原理和设计方法。研发了一套等效容量为10MVA、输出电压为35k V的装置,并通过基于实时数字仿真仪(real time digital simulator,RTDS)的硬件在环试验验证效果。结果表明:研发的GSDC能提高系统次同步频率的阻尼并有效抑制SSR,为解决风电场次同步谐振和振荡问题提供一种有效的技术手段。     

双馈风电场次同步谐振特性及对电力系统的影响分析

针对双馈风电场次同步谐振问题,通过理论计算与现场实测,分析了等效电路模型在计算谐振频率时存在的问题,并且提出了准确计算谐振频率的方法。通过分析不同风电并网规模时振荡电压、电流波形的特点,讨论了系统阻尼与振荡特性之间的关系,提出弱阻尼系统在风机满发下仍会出现振荡幅值较大的现象。结合次同步振荡频率范围以及电压、电流的振荡幅值,讨论了次同步谐振可能造成系统保护误动、风机脱网、发电机轴系损伤和变压器偏磁等问题,为准确分析风电场次同步谐振对系统的影响提供依据。     

发电机模型对次同步振荡阻尼特性分析的影响

忽略发电机1D绕组、1Q和2Q绕组及考虑磁饱和时,利用特征值分析法和复转矩系数法计算了发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线和特征值,分析了发电机模型对交直流并列运行系统次同步振荡(SSO)阻尼特性的影响。研究表明忽略发电机D绕组对分析系统SSO发生的趋势几乎无影响,但忽略发电机Q绕组和磁饱和则在研究发电机组SSO阻尼特性时发生谐振的频率范围加大,利于采取抑制SSO的措施。     

附加励磁阻尼控制器在某大型火电机组的可行性应用研究

特高压直流输电和交流串补输电可能给临近电厂发电机组带来次同步谐振风险,严重的次同步谐振问题会导致发电机组轴系损坏,影响到机组和电网的安全稳定运行。本文以西北某600MW火电机组为研究对象,通过对该电厂次同步谐振风险分析研究,采用频率扫描法和时域仿真法仿真分析后得出该火电机组存在次同步谐振风险的结论。对比现有常用的次同步谐振抑制措施,分析附加励磁阻尼控制装置(SEDC)的特点,将加装SEDC装置作为该电厂机组抑制措施之一。对比分析电厂一期机组在SEDC装置投入和退出时模态阻尼系数的衰减情况、串补投入时SEDC装置投入和退出时机组的模态响应情况,结果表明,配置参数适当时,SEDC装置可以提高机组模态阻尼,能有效抑制小扰动引发的机组SSR振荡扰动。     

考虑位置因素的风电次同步谐振阻尼特性与风机台数关系机理研究

针对双馈风机接入串补系统引发的次同步谐振(Sub-synchronous resonance,SSR)问题,现有文献多研究单台风机经串补线路送出系统的次同步谐振特性,鲜有文献考虑系统次同步谐振特性与风机台数之间的关系。文章利用阻抗分析法,建立了风电-串补系统小信号阻抗模型,针对单一位置风场和不同位置风场,分别建立其风电-串补输电系统模型,利用阻抗稳定条件研究了2种情况下风电-串补系统次同步谐振阻尼特性与风机台数之间的关系。研究表明,对于单一位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与风机台数之间既有可能为单调关系,也有可能为非线性关系;对于不同位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与远近端风场风机台数的关系并不一致,远端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐改善;近端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐恶化,并利用RT-LAB仿真验证了分析的正确性。