基于时域仿真抛载法的同步发电机参数辨识方法

获取准确的发电机参数是提高电力系统仿真计算准确性的重要依据,有利于电网的安全稳定运行。应用抛载法对发电机的抛载过渡过程进行理论分析,基于时域仿真抛载法提出同步发电机参数的辨识方法。利用抛载法进行发电机现场试验,获得发电机空载、灭磁和d/q轴抛载试验数据并进行分析处理。模拟现场试验工况,建立发电机空载、灭磁及d/q轴抛载的时域仿真模型,将仿真结果与试验结果进行对比分析,辨识得到全套发电机参数。为验证提出参数辨识方法的有效性,建立发电机异步自励磁仿真模型并利用辨识参数与原厂提供参数进行异步自励磁工况仿真,将仿真结果与试验波形进行对比,表明辨识参数具有更高的准确性。     

发电机轴系特性动态模拟的可行性探讨

在超高压远距离输电系统中采用串联电容补偿技术后,在某种运行方式或补偿度的情况下,很可能在机械与电气系统之间发生次同步谐振,造成发电机组轴系的破坏。分析了发电机组轴系结构及扭振特点,并对用于扭振研究的两种发电机轴系模型进行比较。基于对国内外发电机轴系仿真研究现状的广泛调研,从轴系扭振特性分析与研究、外接设备试验测试、结合工程应用研究次同步谐振问题三类应用需求分析了现阶段建立发电机轴系物理模拟系统的研究意义和技术方向。关于轴系模型的普适性。考虑了主力机组容量、轴系结构和扭振特性三方面的适用性需求,得出很难通过建立一个轴系模型实现对多种机组轴系扭振特性的“一对多”模拟要求的结论。探索性提出国家电网仿真中心动模实验室实现发电机轴系特性动态模拟的实施方案。     

托克托电厂阻塞滤波器引发机组异步自励磁的分析

针对托克托电厂阻塞滤波器(blocking filter,BF)运行中出现的异步自励磁现象,从电路原理、特征值分析和电磁仿真3个方面分析了其机理。在电路原理上,分析了BF非线性阻抗频率特性,阐明BF在特定频率段内呈强容性和弱阻性是其与机网形成串联型参数谐振进而导致异步自励磁的内在原因。然后采用特征值方法定量分析了异步自励磁的稳定性,以及机、网和BF参数对自励磁风险的灵敏度的影响。最后基于详细电磁仿真复现8号机BF投运试验中出现的异步自励磁现象,对比仿真和现场试验结果,验证了电路和特征值分析的正确性,为进一步修正BF设计、解决托克托电厂次同步谐振问题奠定了基础。     

基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器研究与测试EI北大核心CSCD

针对大型汽轮发电机接入串补输电系统面临的次同步谐振问题,研制出一种基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器(generator terminal subsynchronous dampingcontroller,GTSDC)。它由多模态次同步阻尼控制器和基于链式结构的高压大容量电流跟踪变流器构成,通过向机组定子侧注入幅值和相位可控的扭振模态互补频率的电流,实现抑制轴系扭振的目标。阐述GTSDC的工作原理和设计方法,研发一套等效容量为10 MVA、输出电压为22 kV的装置,并在上都电厂660 MW机组上进行现场参数整定和效果试验,结果表明:所研发的GTSDC能大幅提高扭振模态阻尼并有效抑制持续激励引发的强迫性轴系扭振,为解决次同步谐振和振荡问题提供了一种新颖而有效的技术手段。     

基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器研究与测试

针对大型汽轮发电机接入串补输电系统面临的次同步谐振问题,研制出一种基于电力电子变流器的机端次同步阻尼控制器(generator terminal subsynchronous dampingcontroller,GTSDC)。它由多模态次同步阻尼控制器和基于链式结构的高压大容量电流跟踪变流器构成,通过向机组定子侧注入幅值和相位可控的扭振模态互补频率的电流,实现抑制轴系扭振的目标。阐述GTSDC的工作原理和设计方法,研发一套等效容量为10 MVA、输出电压为22 kV的装置,并在上都电厂660 MW机组上进行现场参数整定和效果试验,结果表明:所研发的GTSDC能大幅提高扭振模态阻尼并有效抑制持续激励引发的强迫性轴系扭振,为解决次同步谐振和振荡问题提供了一种新颖而有效的技术手段。     

电力系统次同步振荡理论分析及仿真软件应用

电力系统次同步振荡的深入研究始于20世纪70年代,早期称为次同步谐振。随着直流输电技术的发展,从广义定义考虑,通称为次同步振荡。以发电机大轴被看作是若干弹性连接的集中质量块为物理模型,从分析状态矩阵A的特征值、特征向量入手,研究发电机轴系的扭振机理,以复数力矩系数法分析次同步振荡过程机理,并介绍了次同步振荡的仿真应用软件。     

汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响

汽轮发电机是联系轴系机械系统与电力网络的中间环节,其数学模型的表现形式及参数精度对次同步扭振研究的可行性及结论有着直接的影响。通过对机电系统闭环特征值的计算分析,研究了汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响,指出应注意发电机次暂态电抗参数精度对次同步扭振阻尼有较大影响。     

兼顾抑制机电扭振互作用和异步自励磁的阻塞滤波器改进设计与现场试验

分析了托克托电厂阻塞滤波器(blocking filter,BF)引发机组异步自励磁的机理,探讨了兼顾抑制异步自励磁和扭振互作用(torsional interaction,TI)的BF改进设计方法。首先分析了BF参数对异步自励磁和TI模态的影响关系,发现增大电抗支路电阻或降低其品质因数有利于降低异步自励磁风险,但同时会在一定程度上削弱BF阻塞TI和暂态扭矩的效果;进而提出了BF改进设计的多目标参数优化思路,并基于特征值分析和优化搜索获得所有方式下能避免自励磁模态发散的最小增补电阻;最后通过串补输电系统的机网联合试验对改进BF进行检验,结果表明:改进BF能有效避免异步自励磁风险,并在正常情况下防止出现TI发散现象,同时验证了现场实测与仿真分析的一致性,为托克托串补和BF的安全投运创造了条件。     

上都电厂SEDC提高次同步扭振阻尼的现场试验

在上都电厂4号机上进行了附加励磁阻尼控制(SEDC)提高次同步扭振阻尼的现场试验,介绍了试验的基本原理、运行环境、主要内容和试验数据分析。试验结果表明:采用励磁注入法可安全、可靠地激发轴系次同步扭振并精确测定其特征频率,SEDC能有效改善各扭振模态的阻尼且不会对励磁系统常规调节功能(自动电压调节器/电力系统稳定器)造成不利影响。作为中国第1次以现场试验方式实证SEDC提高次同步扭振模态阻尼的效果,为自主研发和应用SEDC抑制次同步振荡/谐振奠定了基础。     

特征结构分析及在电力系统次同步谐振研究中的应用

引入参与矩阵的概念，对一带串联电容补偿的简单电力系统进行特征结构分析，解释了电力 系统稳定器(PSS)对系统低频振荡模态的抑制作用和它对轴系其他次同步扭振模态的危害及 其原因，为建立研究次同步谐振和轴系扭振的模型提供了理论依据，并引入响应比的概念分 析了电气量和轴系机械量的动态响应，揭示了次同步谐振和轴系扭振的内在联系。     

发电机轴系扭振保护的应用

当直流换流站发生单极或双极闭锁时,靠近直流换流站的盘南电厂就极有可能产生次同步振荡（SSO）,这就迫切需要引入发电机轴系扭振保护（TSR）装置来用于解决次同步振荡（SSO）引发的轴系扭振,避免造成轴系某些部件如汽轮机大轴、联轴器等部件的断裂或疲劳损伤,保证机组和电网的安全运行。．     

小滑差方式下获取同步发电机参数

利用同步发电机小滑差方式下机端突然三相短路试验获取同步电机的直轴和交轴的暂态，次暂态参数，进而计算同步电机等值电路参数。利用这些等值电路参数进行同步电机小滑差方式下三相短路试验和数字仿真，所得有关物理量的波形图与试验录波图相当接近，说明用该法求取ｄ、ｑ轴参数方便，有效，有一定的实用价值。     

多模式次同步谐振扰动清除时序对轴系扭矩放大的影响

针对多模式次同步谐振中暂态扭矩放大现象,将轴系扭矩视为轴系对冲击力的响应,建立了一个轴系扭矩与扰动清除时间关系的简化四自由度模型。对该模型运用模态分析法,推导得到了轴系扭矩与扰动清除时间关系的显式表达式。研究结果表明：扰动所激发的发电机轴系各自然振荡频率均以余弦形式参与轴系扭振,并且在其自振荡频率半周期的偶数倍时切除扰动,则可使轴系扭矩峰值取得较小值。运用PSCAD/EMTDC对上都串补系统进行仿真,验证了该结论的正确性。     

同步电机自励磁的向量分析

本文应用向量分析方法,讨论了同步电机各种自励磁的发生条件及参数谐振的向量关系。与常用的特征根分析法对比,所得的同步自励磁区域相同,而异步自励磁区域略有扩大。后者也是动模试验早有发现而未见明确的问题,本文作了理论阐明。分析表明,异步自励磁的区域形状约为耳朵形,与推斥自励磁区域的半圆形是不一样的。     

定子回路电阻对次同步谐振的影响

为了深入讨论定子回路电阻对电气阻尼的影响,采用解析与仿真相结合对其进行研究。推导了系统在受到小扰动时发电机电磁转矩的增量,并将其中与定子回路电阻相关的部分分解成同步转矩分量与阻尼转矩分量之和,然后结合IEEE次同步谐振第一标准模型参数,对同步电机及与定子回路电阻相关的阻尼转矩系数进行讨论,得出定子回路电阻与阻尼转矩系数之间的关系。结果表明:当定子回路电阻减小时,系统电气阻尼将减小,机组各轴段间的扭振加剧,有些轴段间的振荡甚至由收敛变为发散。因此,在次同步谐振研究过程中,需谨慎处理发电机定子回路中各元件的电阻,否则会使得分析结果与实际偏差较大,甚至得到错误的结论。仿真结果与解析法所得结论一致。     

风电次/超同步振荡激发汽轮机组轴系扭振风险的在线评估与预警技术

风火打捆系统中,风电机组与电网相互作用会引发次/超同步振荡,进而激发汽轮机组轴系扭振。为保障机组轴系安全,该文提出汽轮机组轴系扭振风险在线评估与预警技术。针对轴系参数已知和全部/部分参数未知的汽轮机组,分别提出基于理论分析和扰动激励辨识的扭矩在线估计方法。另外,所提预警技术利用扭矩估计值评估轴系扭振风险,基于轴系疲劳特性的预警定值确保系统能够在风电振荡造成轴系疲劳损耗前发出预警指令。最后,通过我国某实际电网的电磁暂态仿真验证所提扭振风险在线评估与预警技术的有效性。     

基于开环子系统模式信息的次同步谐振机理研究

汽轮发电机-串补输电系统的次同步谐振是次同步振荡研究领域的经典问题,开环模式分析法和复转矩系数法是其典型的机理分析方法。该文在现有开环模式分析法的基础上,进一步考虑了开环振荡模式之间的距离这一影响因素,提出基于机械、电气两个开环子系统的开环模式信息(开环振荡模式及其之间的距离和留数)来评估闭环模式的方法。基于IEEESSRFBM:①揭示了轴系扭振的开环模式耦合条件——当开环扭振模式和开环串补振荡模式靠近时,相应的闭环振荡模式将会朝相反方向远离开环振荡模式,偏移程度与开环振荡模式间的距离和留数有关;②揭示了感应发电机效应与电气子系统开环振荡模式的关联;③揭示了附加电力系统稳定器(PSS)次同步谐振阻尼控制器通过影响开环模式信息从而提高轴系扭振稳定性的机理。     

基于实测系统扰动的同步发电机参数辨识与验证

为提高发电机参数的有效性,提出了一种基于实测系统扰动数据的同步发电机参数辨识与验证方法。首先,根据扰动前后不同参数的特性被激发程度不同的特点,对发电机参数进行分步辨识,即利用稳态量测辨识稳态参数,利用扰动量测辨识暂态/次暂态参数。进一步根据发电机功角可测时d、q轴的解耦特性,对d轴、q轴的暂态/次暂态参数进行解耦辨识。利用分步、解耦的辨识策略进行参数辨识,每一步待辨识的参数不超过4个,从而提高辨识结果的鲁棒性。然后,提出一种基于外部时序受控源的混合动态仿真验证策略,实现发电机参数的灵敏验证。最后,利用某实际电网的实测扰动数据对实际发电机的参数进行了辨识和验证,结果证实了上述方法的有效性。     

风力发电机组轴系扭振模式稳定性分析

针对带串联补偿装置的并网双馈风力发电机组轴系扭振模式的稳定性,搭建了风力发电机轴系的三质量块等效模型,用小扰动法分析了轴系不同质块间的扭振模式。基于矩阵束算法辨识串联补偿度对风电场发电机组轴系扭转模式稳定性的影响,分析表明在故障情况机组轴系可能发生暂态扭矩放大。在PSCAD/EMTDC中搭建了某实际风电场中风力机轴系和发电机电磁暂态模型以及电网其它部分模型。仿真结果表明:电网故障会引发轴时系扭振模式不稳定现象,同时验证了串联补偿影响轴系扭振模式的稳定性。     

基于抛载法和BPA仿真的发电机参数辨识方法

发电机参数是影响电力系统仿真计算准确性的关键因素.为了提高发电机参数的准确性,针对作图法辨识发电机参数精度不高的缺点,提出了一种基于抛载法和BPA仿真的发电机参数辨识方法.基于抛载法的基本原理,现场对某台机组进行了d/q轴抛载试验,并利用BPA软件建立与抛载试验相同工况的仿真模型,通过仿真结果与现场试验的对比分析,辨识得到发电机的d、q轴参数.仿真结果表明,利用该方法辨识出的参数切合实际、精度较高.