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。     

基于门级控制串联电容器不对称串补结构的次同步谐振抑制方法

对门级控制串联电容器(gate-controlled seriescapacitor,GCSC)在抑制电力系统次同步谐振方面的应用进行了研究。介绍了GCSC的结构及基本控制原理,分析了GCSC稳态运行特性。对基于GCSC的各种不对称串补结构抑制次同步谐振的能力做了分析,采用复转距系数法求取电气阻尼来表示不对称串补结构缓解次同步谐振的效果。针对单相GCSC设计了次同步谐振阻尼控制器,并通过基于改进的IEEE次同步谐振第1标准测试系统的仿真,验证了所设计的GCSC不对称串补结构控制器不仅能够有效地抑制次同步谐振,且减少了投入的GCSC容量和工程费用。     

可控串联补偿抑制次同步谐振的研究

以IEEE第一标准模型为研究对象,采用时域仿真的方法分别比较了固定串补电容、可控串联补偿（TCSC）以及电容和电感相并联的TCSC阻抗等效模型对该系统发生次同步谐振的影响．结果表明TCSC能够抑制该系统发生次同步谐振。采用基于时域仿真的复转矩系数法^[2]分析了3种情况下发电机侧的等效电气阻尼特性,发现TCSC引起了电气阻尼的巨大变化,并对TCSC抑制次同步谐振的机理作了初步分析。     

含串补的交直流输电系统次同步谐振抑制

以含串补的交直流混合输电系统为研究对象,通过在交流系统中采取有效措施削弱次同步谐振。首先用可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)代替部分固定串补;然后进行TCSC主电路参数选择和基于相位补偿法的TCSC附加次同步阻尼控制器设计;最后用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证。结果表明,该策略可以提高系统阻尼,有效抑制系统的次同步谐振,改善系统的稳定性。     

国华锦界电厂串补输电次同步谐振解决方案的研究

国华锦界电厂串补输电系统是典型的点对网远距离大容量输电模式,由于串联补偿度较高,次同步谐振（SSR）成为威胁电网稳定和机组安全的现实问题。本文以锦界电厂串补输电系统为对象,在深入分析其SSR阻尼特性和故障风险的基础上,重点研究了基于静止无功补偿器（SVC）的次同步谐振抑制方案,采用特征值分析和电磁暂态时域仿真方法详细验算了方案的有效性。     

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。     

TCSC与FSC抑制次同步谐振容量配比选择北大核心CSCD

基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,利用时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法,测试所研究系统的电气阻尼。在PSCAD/EMTDC中搭建晶闸管控制串联电容器TCSC(thyristor controlled series capacitor)模型,从系统电气阻尼特性角度来分析系统发生次同步谐振SSR(sub-synchronous resonance)的可能性。探讨固定串补单位容量成本函数,根据成本费用公式研究可控串补与固定串补容量的最优配比,仿真结果表明:在可控串补与固定串补FSC(fixed series capacitor)容量比为1∶10的情况下,系统在大扰动下仍然能够保持稳定,只是恢复到稳态时间相对变长,但却节省更多投资,更加经济。     

TCSC与FSC抑制次同步谐振容量配比选择

基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,利用时域仿真实现的复转矩系数法——测试信号法,测试所研究系统的电气阻尼。在PSCAD/EMTDC中搭建晶闸管控制串联电容器TCSC(thyristor controlled series capacitor)模型,从系统电气阻尼特性角度来分析系统发生次同步谐振SSR(sub-synchronous resonance)的可能性。探讨固定串补单位容量成本函数,根据成本费用公式研究可控串补与固定串补容量的最优配比,仿真结果表明:在可控串补与固定串补FSC(fixed series capacitor)容量比为1∶10的情况下,系统在大扰动下仍然能够保持稳定,只是恢复到稳态时间相对变长,但却节省更多投资,更加经济。     

光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振

高压交流串补有引发次同步谐振的风险,严重影响发电机组乃至整个电网的稳定运行。在光伏发电的基础上,研究通过光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振问题的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了交流串补引起的次同步谐振问题,很大程度提高了电网的稳定性与新能源并网效率。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以次同步IEEE第一标准模型作为仿真算例进行仿真验证,结果表明,相比STATCOM,通过在光伏电站并网附加阻尼控制器抑制次同步谐振的效果更好。     

新疆与西北联网第二通道应用串补的次同步谐振风险及对策研究

对750 kV新疆—西北联网第二通道应用串补可能带来的次同步谐振问题进行了研究。采用系统频率扫描及时域仿真方法,分析了750 kV新疆—西北联网第二通道应用串补后周边火电厂发生次同步谐振的风险。研究结果表明,西北750 kV电网应用串补后,在个别极端情况下存在发生次同步谐振的风险,而采用750 kV可控串补可对次同步谐振起到抑制作用。由于西北电网现阶段发生次同步谐振的可能性较低,建议在实际运行中避开危险工况并加装扭应力继电器等保护措施;而是否采用750 kV可控串补宜结合经济性方面的因素综合考虑。     

双馈风机?串补输电系统次同步谐振的附加阻尼控制

双馈风机-串补输电系统存在次同步谐振的风险。为解决该问题,首先通过对风电串补输电系统建模,推导了风电串补输电系统的传递函数。然后通过对传递函数的分析,提出了附加阻尼控制方法。附加阻尼控制信号跟踪次同步电流的变化,修正相应输出电压,使得在次同步频率下变流器呈现正电阻,从而有效抑制谐振发生。采用次同步电流附加阻尼控制避免了基于多重旋转坐标系分频同步方法。该策略不影响原有控制器特性,且同步频率下的阻尼可调,因此可以有效抑制次同步谐振。通过算例仿真分析证明了所提出附加阻尼控制的合理性和正确性,该方法具有计算简单、便于实现等优点。     

采用SEDC+TSR方案抑制次同步谐振的试验及效果分析

针对上都电厂串补送出工程采用SEDC TSR方案解决次同步谐振问题,研究了采用不同的串补度与次同步谐振的关系,对SEDC TSR方案关键技术难题进行了技术攻关,通过现场试验及效果分析,验证了SEDC TSR方案可以很好地抑制大电厂向电网送电时产生的次同步谐振,该项技术已通过国家鉴定,处于国际领先水平.     

静止同步串联补偿器次同步谐振多模式阻尼控制器设计

在远距离内输电线路中串入固定电容器,可能会引起次同步谐振（SSR）,为此,在串补系统中使用了基于电压源换流器（VSC）的新一代串联补偿装置静止同步串联补偿器（SSSC）来替代部分固定电容器。首先分析了SSSC基本运行原理,通过对VSC输出电压幅值和相位的控制,使SSSC能够向线路中注入串联的容性电压,相当于提供了串联补偿电容。分析了不同容量SSSC的电气阻尼特性,针对SSSC原有控制抑制次同步谐振效果不佳的缺点,设计了SSSC次同步谐振多模式阻尼控制器。通过通带内低相移的扭振模式带通滤波器滤出系统每个扭振模式信号后再进行相位补偿,使SSSC能够在所有扭振频率附近提供正的电气阻尼。基于测试系统的频域和时域仿真结果表明,简单地增加SSSC的容量并不能有效地化解系统发生次同步谐振的风险,所设计的多模式阻尼控制器不仅能够阻止发电机和串补线路之间次同步谐振的产生,并且能有效地减小所需SSSC装置的容量。     

基于SVC利用远端信号缓解次同步谐振研究

串补输电线路有发生次同步谐振的潜在危险。灵活交流输电技术被广泛的研究用来抑制电力系统的这一问题,但是对于在国内电网应用较多,且技术成熟的静止无功补偿装置的研究相对较少。本文利用安装在线路中点的静止无功补偿辅助控制装置,缓解次同步谐振,并利用PSCAD/EEMTDC仿真软件在IEEE第一标准测试模型基础上进行仿真测试。     

含双馈机组转子侧附加控制的风电场次同步振荡抑制方法

针对含双馈机组风电场通过串联补偿外送功率时产生的次同步振荡(sub-synchronous oscillations,SSO)问题,建立了包含两质量块轴系、d-q解耦控制回路等的详细模型。采用测试信号法绘制分析阻尼曲线。该曲线显示,串联补偿的加入改变了电气阻尼特性。如果控制器参数不合理,较低串补度下也有发生振荡的风险;随着串补度的加大,电气谐振点的负阻尼越大,对应于转子侧的电气谐振频率越低。当轴系参数耦合时会发生轴系扭振。针对双馈机组转子变换器控制回路的特点,在转子侧注入次同步电流,以激发次同步电磁转矩阻尼振荡,设计附加功率控制的次同步阻尼控制器(sub-synchronous damping controller,SSDC)对次同步振荡予以抑制,并给出了控制器参数的整定方法。时域仿真结果表明:采用该SSDC方案,能够有效抑制串补引发的风电场SSO问题。     

可控串补等值阻抗的计算方法研究

利用小信号分析法 ,对可控串补的频率响应特性进行了研究。对可控串补输入小信号电流 ,求取可控串补中各电压电流 ,并利用傅里叶分析方法求得各信号的相应频率分量 ,进而求得可控串补的频率响应特性。该研究对可控串补系统的次同步谐振以及其他相关的谐波研究有重要意义 ,分析方法对其他FACTS元件的研究有借鉴作用。EMTP仿真验证了本文方法的有效性。     

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。     

专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略

针对并联接入系统的电压型逆变器提出一种专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略。基于复转矩系数法推导了采用该方式抑制由串补引发的次同步谐振时提供的近似电气阻尼。分析结果表明,当接入点系统电压与电压型逆变器输出的次同步电压之间的相位差满足一定条件时,可使得逆变器提供正的电气阻尼。分析了影响此正的电气阻尼大小的相关因素。利用dq变换对电压型逆变器的控制器进行了设计,通过解耦控制,实现了抑制次同步振荡、维持逆变器直流侧电压的目的。测试信号法及时域仿真法的仿真结果表明,这种基于并联电压型逆变器的次同步电压调制策略     

一种抑制电压互感器铁磁谐振的新方法

针对PT铁磁谐振这种电力系统常见的谐振形式,提出一种新的抑制方法:在PT二次开口角串入一晶闸管,当系统发生PT铁磁谐振时,控制晶闸管瞬时导通,从而打破造成PT铁磁谐振的条件,进而对产生的PT铁磁谐振进行有效抑制。由于电力电子开关器件晶闸管的导通时间可控,使得在PT二次开口角内不串入任何阻尼电阻的情况下既可对PT铁磁谐振进行有效抑制,理论分析和仿真实验都印证了该方法的有效性。     

基于α β坐标系下双馈异步风力发电机串补输电系统次同步谐振的比例谐振控制

针对双馈异步风力发电机(DFIG)串补输电系统中存在的次同步谐振问题,通过建立DFIG串补输电系统的数学模型,推导出其传递函数;然后采用基于转子静止坐标系下的PR控制来抑制次同步谐振。将系统电流的次同步频率分量转化为转子静止坐标系下的αβ分量,使PR控制的谐振频率点与次同步频率转子静止坐标系下的αβ分量相吻合,用风力发电机实现对次同步谐振的抑制。通过算例仿真分析、硬件在环实验,验证了所提控制策略的有效性和正确性,以及所提方法具有计算简单、便于实现的优点。