频率扫描法分析南方电网串补工程引起的次同步谐振可能性

针对南方电网串补工程引发的次同步谐振的可能性进行了分析研究.研究表明除百色串补工程外,平果和河池串补工程可以不考虑其对次同步谐振的影响,且百色串补中的马百线对待研机组的影响可以不予考虑.并用频率扫描法分别分析了百色串补线路在不同串补度下的谐振问题,说明了长距离输电系统在高串补度下容易引起次同步谐振.     

基于频率扫描法与特征值法的交流系统串补引起的次同步谐振分析

分析交流系统串补引起的次同步谐振问题时,为实现频率扫描法与特征值法的优势互补,提出结合2种算法进行分析的混合方法。首先使用频率扫描法确定部分主振频率,计算对应的串补度;然后采用特征值法绘制串补度变化时的模态阻尼曲线,找出其余主振频率,确定安全补偿度。该方法克服了单独使用频率扫描法精度不足的缺点,同时减少了单独使用特征值法的计算量。算例结果验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

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。     

静止同步串联补偿器控制方式及特性研究

基于dq同步旋转坐标系建立静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的数学模型,采用电压外环电流内环的双环控制实现对SSSC的控制。基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,考虑仅由固定电容提供串补及其中部分由SSSC提供串补的2种补偿方案,利用测试信号法计算2种补偿方案下发电机组的次同步阻尼特性,并进一步分析SSSC在次同步频率范围内的阻抗特性。研究表明：次同步频率下串有SSSC支路的阻抗特性与串有等值电容支路的阻抗特性相似,但SSSC所呈现的容抗小于固定电容的容抗,且SSSC还呈现较大的电阻分量。因此,串有SSSC的系统次同步谐振点将偏移,且谐振点附近的负阻尼大大减小,这将有利于缓解次同步谐振(subsynch- ronous resonance,SSR)。     

抑制次同步谐振的串补方案仿真研究

针对IEEE次同步谐振第一标准测试系统,提出抑制次同步谐振的串补方案。利用PSCAD/EMTDC仿真软件,建立可控串补及其控制仿真模型,仿真研究得到能抑制次同步谐振的可控串补和固定串补组合方案。采用测试信号法从系统电气阻尼特性角度对这些方案抑制次同步谐振的性能进行理论分析。结合可控串补成本费用,得出了能够较好地满足电网安全性和经济性要求的方案。     

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.     

双馈风机经串补并网引起的时变次同步谐振概率评估

风电的次同步谐振具有时变特性,但尚未有文献对其开展量化评估研究。为此,基于建立的考虑励磁的双馈风机的输入阻抗频域模型,引入风速的概率分布,结合Monte Carlo模拟和核心平滑密度估计技术,提出了双馈风电的频率时变次同步谐振的概率评估方法。应用所提方法,通过算例研究了风速和串补度对次同步谐振频率和系统总电阻的概率密度及累计概率分布的影响,较为全貌地刻画了双馈风电SSR的时变特性,揭示了其带宽变化特点。结果表明:双馈风机串补输电系统的发散型次同步谐振频率具有一定的带宽,且其概率密度呈现出频率区间边界小中间大的分布;串补度决定次同步谐振的频率和阻尼所处区间位置,而风速则影响区间内的频率和阻尼的概率分布。     

一种用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法

针对结构复杂的串补输电系统的外网采用何种方法等值及等值后系统保留多大规模这一问题,基于现有的对次同步谐振模式在电网中的传递特性的认识,提出了一种适用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法。根据短路等效阻抗及等值前系统平衡运行状态,确定外网等值参数,并结合次同步谐振研究结果的参数敏感性对等值参数进行适当处理。以系统频率阻抗作为评价指标确定外网合适的等值规模。该方法简单方便,易于实现,适用于结构复杂的串补输电系统的次同步谐振评估分析。通过南方电网的应用算例验证得出,采用该方法进行外网多点等值时等值参数的简化处理及等值规模的判定方法对次同步谐振研究结果的影响很小,从而说明了该方法的有效性。     

基于PSCAD的电力系统次同步谐振研究

次同步谐振（SSR）问题是由串联补偿输电网络形成的电气谐振回路的固有频率与汽轮发电机组轴系扭振固有频率互补时（其和等于同步频率）引起的。主要研究了由串补电容引起的SSR的频域分析方法的验证与研究,用到的两种方法分别是电磁暂态时域仿真法（PSCAD／EMTDC）与基于时域仿真实现的复转矩系数法（测试信号法）。采用的技术路线为两步：首先在PSCAD／EMTDC平台上建立IEEE第一标准测试系统模型,然后在所建模型上,对所采用的频域分析方法——测试信号法和时域仿真法进行对比与校验。最后对次同步谐振的防治措施及对策做了简要介绍。     

基于MATLAB的SVC抑制SSR仿真研究

当串联补偿输电网络形成的电气谐振回路的固有频率与汽轮发电机轴系扭振固有频率互补时,可能会引起次同步谐振(SSR,Sub Synchronous Resonance)问题.本文主要介绍了由串补电容引起的SSR的机理和静止无功补偿器(SVC)抑制SSR的基本工作原理;提出了一种分模态阻尼控制器的控制方法,并基于MATLAB...     

TCSC次同步谐振阻尼控制器设计

输电线路采用串联电容补偿存在引起电力系统次同步谐振的危险,TCSC常用来解决这一问题。基于提升系统电气阻尼的思想,设计了TCSC附加阻尼控制器,该控制器针对分模态控制方法存在的不足进行了改进。基于IEEE SSR第一标准测试模型的分析表明改进后的控制器能将系统在几乎整个次同步频段内的电气阻尼提高为正,从而消除了该频段内的SSR危险。     

Unit Template Based Control Design for Alleviation and Analysis of SSR in Power System Using STATCOM

Abstract

—Subsynchronous resonance (SSR) is an undesirable phenomenon in series compensated power system which tries to menace the stability of both electrical and mechanical system. This paper researches the effect of static synchronous compensator (STATCOM) for mitigation of SSR in a single machine infinite bus system. The mathematical modeling is presented in the form of linearized equations, which can be used for eigenvalue analysis of SSR. A novel control technique based on unit template algorithm is incorporated in STATCOM for alleviation of SSR and it proves to be ingenious in damping out all the oscillations. Furthermore, frequency scan and fast Fourier transform (FFT) analysis are presented, that provide resonant frequencies at different levels of compensation and dominant modes of oscillations respectively. To examine and authenticate the efficacy of the proposed controller, the IEEE second benchmark model on SSR is simulated in MATLAB/Simulink environment and the results are analyzed to illustrate the potency of the proposed control strategy.     

一种综合频率扫描和复转矩系数的次同步谐振风险定量评估方法

针对串补输电系统的次同步谐振风险,提出了一种综合频率扫描和复转矩系数的定量评估方法。它首先利用阻抗–频率扫描获得串补输电网的简化等值模型及其参数;然后根据复转矩系数法推导出机组各扭振模式的阻尼显式表达式,兼顾了轴系机械阻尼和电气阻尼。实例研究表明:该方法与特征根分析法的结果一致,但它的原理简洁直观、计算量小,且为机网参数的显式函数,能对多模式SSR提供直接、精确和定量的阻尼结果,可应用于工程上多串补、多个电压等级复杂电网的SSR风险评估。     

Investigation of SSR characteristics of unified power flow controller

The unified power flow controller (UPFC) is the most versatile flexible ac transmission system (FACTS) controller which can be used to control active and reactive power flows in a transmission line in addition to the bus voltage. The active series compensation is provided by injecting series reactive voltage. The voltage at the two ports of UPFC are regulated by control of shunt current and series real voltage. It also has several operating control modes such as voltage and power regulation, line impedance compensation, etc. This paper presents the analysis and study of sub-synchronous resonance (SSR) characteristics of UPFC. The various combination of operating modes of shunt and series converters are considered for investigating their effect on SSR characteristics.The analysis of SSR with UPFC is carried out based on frequency domain method, eigenvalue analysis and transient simulation. The frequency domain method considers D-Q model of UPFC for the computation of damping torque for quick check in determining torsional mode stability. The study is performed on IEEE First Benchmark Model (FBM).     

Mitigation of SSR by Subsynchronous Current Injection with VSC HVDC

The Voltage Source Converter based HVDC provides asynchronous interconnection between two AC systems. The use of VSC HVDC enables independent control of real and reactive power. Unlike conventional HVDC, the VSC HVDC does not cause Subsynchronous Resonance (SSR) when it is close to turbo-generators. The system strength of long ac transmission line can be enhanced by providing series compensation. However, there is a possibility of SSR interaction with turbine-generator due to the presence of the series capacitor in transmission line and may lead to shaft failure of the turbine-generator. The objective of this paper is to analyze the damping of subsynchronous resonance when the series compensated long AC line and VSC HVDC are originated from the same substation. A simple method for the extraction of subsynchronous component of line current using filter is proposed. The extracted subsynchronous frequency current is injected by the VSC HVDC converter close to the turbine-generator. This suppresses the subsynchronous current flowing through the generator and increases the damping of the system at critical torsional frequencies. This technique is termed as Subsynchronous Current Injection (SSCI). Subsynchronous current injector is designed using D–Q model of VSC HVDC. Genetic Algorithm (GA) is used for tuning the converter controllers and filter parameters. The results show the effectiveness of the proposed subsynchronous current injector in damping of SSR.     

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.     

串补输电系统中次同步谐振的模态阻尼推导

水轮机调节系统是一类典型的非最小相位系统,为抑制其右半复平面零点所造成的负调,提出一种二自由度内模控制（IMC） — 比例 — 积分 — 微分（PID）控制和模糊逻辑设定值加权的混合控制策略。基于内模控制设计的二自由度PID控制器不但能够减小负调,而且可以独立调节系统的目标跟随特性和干扰抑制特性,引入的模糊逻辑设定值加权系数可以在线修正控制器的比例增益,从结构上有效抑制负调的产生。仿真结果表明,该控制器对水轮机调节系统具有良好的控制效果。