采用SVC抑制发电机次同步谐振的理论与实践

针对静止无功补偿器(SVC)在抑制次同步谐振(SSR)方面的理论与应用进行了研究。分析了SVC抑制SSR的基本工作原理;提出了SVC抑制SSR的各种控制策略;讨论了SVC的容量估计方法。以托克托工程为背景分析了SVC抑制SSR的效果。仿真结果表明SVC能有效抑制SSR的发生,为解决国内交流串补输电工程中SSR问题提供了参考,也为SVC装置的更好应用提供了依据。     

TCSC抑制电力系统次同步振荡的研究

常规的固定串联电容补偿(FSC)在补偿度较高时,就会诱发系统发生次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO),在这种情况下,为了克服固定串补的不足和抑制电力系统的次同步振荡,可控串联电容补偿(TCSC)就应运而生了.文章分析了TCSC的基频阻抗特性和次频阻抗特性,提出了确定最优的TCSC的主电路特征参数K值的方法,利用测试信号法和时域仿真法研究了TCSC在容抗调节模式下不同触发角时的电气阻尼特性和轴系扭振的变化情况.仿真结果表明了TCSC具有一定的抑制次同步振荡的能力,得出了TCSC在容抗调节模式下次频正电阻能削弱和缓解SSO,但不能完全消除SSO,呈容性的次频电抗在一定触发角范围内仍能有效抑制SSO的结论.     

采用SVC抑制次同步谐振的机理分析

针对采用静止无功补偿器（SVC）抑制次同步谐振（SSR）的核心问题,即如何提供与扭振模态频率互补的电流分量问题,提出了SVC基波电纳次同步调制的控制机理和数学模型。分析表明:对SVC基波电纳参考值进行次同步频率调制,可控制其输出大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在机组中产生对应模态的阻尼扭矩,达到抑制SSR的目的。这一控制机理同时会导致SVC输出超同步和复杂分数次谐波分量。基于详细电力电子电路的非线性电磁仿真和实际SVC设备试验均验证了控制机理和数学模型的有效性和正确性,进一步将所提出的控制机理应用于锦界电厂串补输电系统的SSR问题,数值仿真结果证实了其有效性。     

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。     

TCSC抑制次同步谐振的机理分析

基于对TCSC次同步频率等效阻抗特性的研究，分析了TCSC次同步频率等效电阻和等效电抗对抑制次同步谐振（SSR）的不同作用。发现系统中SSR的抑制主要取决于TCSC的次同步频率等效电抗特性，而TCSC的次同步频率等效电阻对SSR的抑制本质上是一个能量转换过程，它只能在一定程度上削弱SSR，不可能彻底消除SSR。     

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。     

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...     

TCSC在次同步谐振中的借阻尼现象

采用了基于时域仿真的复转矩系数法研究电力系统的电气阻尼特性.在IEEE次同步谐振第一标准模型的基础上,分别将其25%,50%,100%容量的固定串补替换为TCSC后进行仿真分析.分析结果表明,在串补度相同的情况下,系统总阻尼近似守恒,TCSC基本不提供正阻尼,但TCSC由于其高度非线性,使系统不同频率问发生了能量交互,从而增加了某些频率的阻尼,同时也降低了另外一些频率处的阻尼,出现了借阻尼现象.讨论了借阻尼现象对SSR的正反两方面影响,并利用仿真实验验证了TCSC抑制和引起SSR的可能性.该现象的发现对TCSC的实际运行具有一定的参考价值.     

TCSC在抑制多机电力系统次同步振荡中的应用研究

在PSCAD/EMTDC平台构建同电厂和不同电厂两机系统模型,结合测试信号法和Prony算法,分析了系统发生次同步谐振的可能性及可控串联补偿(TCSC)抑制同型和不同型两机系统次同步振荡的效果。仿真结果表明,采取新的基准容量下,同型两机等值系统的电气阻尼为原单机时候的两倍左右;TCSC在抑制两机不同型系统同步谐振(SSR)问题时,需要分别为不同发电机设计附加次同步阻尼控制器,且位于不同电厂的两机轴系之间不存在明显的扭振相互作用。     

TCSC及其主动阻尼控制对次同步谐振的抑制

可控串联电容补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)能够控制串联电容器与汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。对TCSC抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的2种不同方法,即自然抑制和主动抑制,进行了分析和对比,设计了次同步阻尼控制器,研究了TCSC在不同触发角下及附加了阻尼控制器的主动抑制下对次同步谐振抑制的效果,通过PSCAD/EMTDC对这些方法进行时域仿真发现,2种方法均能有效抑制SSR,而主动抑制的效果更好一些。     

Frequency response of the thyristor controlled series capacitor

This paper introduces the application of a new method based on Fourier series expansion, to derive the frequency response of a thyristor controlled series capacitor (TCSC). The theory and the numerical approach are presented and the results are reported. Although this method is solely applied to the TCSC device in this context, it is completely general and may well be applied to any type of switched power device. The analysis shows the behavior of a TCSC at frequencies other than fundamental frequency. Such information is very important for sub-synchronous resonance (SSR) as well as other harmonic related studies     

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究

采用测试信号法,在普通交流系统、含静止无功补偿（static var compensator,SVC）的系统、含可控串联补偿（thyristor controlled series capacitor,TCSC）的系统中,研究速度反馈型（以△ω为输入）和功率反馈型（以-△Pe为输入）电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）对次同步振荡阻尼特性的影响规律,得到速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大,而功率反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响的结论;从PSS输入信号、相位补偿特性及PSS增益3个角度研究PSS对次同步振荡产生影响的机制：引入“次同步振荡响应比”的概念分析△ω和△Pe的动态响应,并通过频域分析研究相位补偿环节的补偿特性及放大增益的影响。结果表明,速度反馈信号中次同步分量较大以及超前环节对次同步频率信号的放大作用是导致速度反馈型PSS对次同步振荡影响较大的主要原因。     

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。     

SVC和TCSC提高电压稳定性作用的动态分析

利用小扰动分析法和非线性动态方法中的分岔等概念对SVC和TCSC提高电压稳定性的作用进行了全面的分析。研究了由SVC和动态负荷相互作用引起的Hopf分岔现象,并对SVC和TCSC时间常数的选择进行了讨论。分析表明,在简单系统中,TCSC比SVC更能有效地提高系统的电压稳定性;TCSC时间常数的变化比SVC时间常数的变化对电压稳定功率极限影响小;装设SVC和TCSC后可以显示地增大系统的电压稳定功率极限。在考虑SVC或TCSC动态的情况下PV曲线鼻尖点并不一定是系统失稳点。     

应用静止无功补偿器抑制发电机次同步振荡的研究

文章针对静止无功补偿器（SVC）在抑制次同步振荡（SSR）方面的应用进行研究,对串联补偿电路中次同步振荡的产生机理进行了分析,对SVC抑制SSR的基本工作原理、控制策略进行了总结。在IEEE次同步振荡第一基准测试模型的基础上,建立了SVC的真实时域仿真模型,通过时域仿真验证了SVC在抑制SSR方面的有效性。     

SVC/TCSC和HVDC之间交互影响分析

SVC和TCSC属于两种不同连接类型的FACTS装置,它们与HVDC系统之间可能的交互作用是人们所关心的。以3机9节点交直流系统作为试验系统,通过改变电气距离和直流传输功率,采用稳态的和动态的相对增益矩阵（RGA）方法分析串联型TCSC和HVDC、并联型SVC与HVDC两种交互影响,找出出现RGA峰值的系统敏感频率。研究结果表明,TCSC对直流功率的变化较为敏感;SVC/TCSC与HVDC交互影响随着电气距离的增大和直流传输功率的减小而减小。。     

可控串补次同步频率等效阻抗特性的机理分析

利用小信号分析法,在可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)的工频电流源上叠加一个微小次同步频率分量的电流源,采用数值分析方法获得次同步频率电容电压的时域仿真曲线;在此基础上分析次同步频率电容电压在晶闸管导通前后的变化规律,推导TCSC次同步频率等效阻抗的解析表达式。结果表明通过解析法求得的次同步频率等效电抗与数值方法获得的特性曲线变化趋势基本吻合;根据对解析表达式的分析,研究晶闸管导通对次同步频率电压的调制作用随导通角增大的变化过程,从周期调制作用角度解释TCSC次同步频率等效阻抗特性形成的机理。     

弱联系电网中SVC引起的次同步振荡分析及其抑制措施研究

藏中联网工程多站点布置了SVC以改善长链式电网的电压调节性能。经过电磁暂态仿真发现,在藏中联网这类具有长链式、弱联系特征的电网中,SVC控制参数不当可能引发次同步振荡。为了深入研究此类振荡特性及抑制方法,建立了线性化的SVC和输电网络的电磁暂态模型。采用特征分析的方法,在两个算例中分析了这种新型次同步振荡的特点。结果表明,此类次同步振荡是在系统已有的次同步模式当中,不当的SVC控制削弱了次同步阻尼,从而引发了振荡的产生。且系统中的多台SVC对系统振荡阻尼的削弱作用会叠加,进一步增加次同步振荡风险。最后,根据此类次同步振荡的特点,针对性地提出了抑制此类新型次同步振荡的措施。