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。     

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。     

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。     

采用STATCOM抑制次同步谐振的理论与仿真研究

针对静止同步补偿器（STATCOM）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STATCOM抑制SSR的基本工作原理;提出了STATCOM抑制SSR的控制策略,并设计了相应的控制器,以IEEE第一标准模型为例,采用特征值分析和时域仿真分析2种方法验证STATCOM对SSR的抑制效果。此外,利用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,建立了锦界电厂串补送出系统的电磁暂态仿真平台,并进行了相应的仿真分析。仿真结果表明,STATCOM能有效抑制SSR的发生,为解决国内外交流串补输电工程中的SSR问题提供了参考,也为STATCOM装置的应用提供了依据。     

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。     

双馈风力发电机次同步谐振研究

建立了包括轴系、变频控制器、串联电容在内的双馈风力发电系统模型,采用特征值分析法,计算了次同步谐振(SSR)振荡频率和参与因子,得出了与轴系扭振模态强相关的状态变量,并用时域仿真验证了串补度、风速对SSR的影响及在MATLAB/Simulink仿真平台进行验证。研究结果表明,串补度的改变将破坏SSR现象发生的条件,风速的变化对SSR现象没有影响。     

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。     

次同步谐振分岔分析与特征值法和时域仿真的对比研究

针对一个含串联补偿电容的单机无穷大系统,运用分岔软件Matcont、特征值分析法和时域仿真法3种方法研究了该系统的次同步谐振现象,并对比分析了3种方法的结果。结果显示,采用分岔理论可以更深入地研究串补输电系统SSR现象的非线性特征,是一种可以精确分析串补度等参数对SSR稳定性影响的方法。     

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。     

应用静止无功补偿器抑制次同步谐振的仿真研究

针对华北地区某大型坑口电厂（A电厂）串联补偿送出系统次同步谐振（subsynchronousresonance,SSR）引发发电机组轴系扭振的问题,采用基于电力系统计算机辅助设计和电磁暂态模拟程序软件（powersystemcom-puteraideddesignandelectricmagnetictransientinDCsystem,PSCAD／EMTDC）的时域仿真与频域仿真分析相结合的方法,通过大量的仿真计算,对静止无功补偿器（staticvarcompensator,SvC）抑制SSR的工作原理、控制策略及其影响因素等进行了系统的研究和验证。仿真结果与实际工程应用结果均表明,SVC能有效抑制SsR的发生。该方法可解决南方电网系统内交流串联补偿输电工程中的SSR问题。     

风火电组合外送系统中风电改善火电机组SSR的研究

大型煤炭基地电力与风电基地电力的组合外送在中国具有现实需求。外送通道中一般需加装串联补偿装置,以提升风火电组合外送能力,但可能导致送端火电机组发生次同步谐振（sub-synchronous resonance, SSR）。为此,基于加入风电系统的IEEE SSR第一标准测试模型,采用时域仿真及Prony阻尼比辨识法,定量分析风电场接入对其近端火电机组SSR特性的影响;并根据相位补偿原理设计风电机组附加阻尼控制器,通过动态调节风电机组的无功出力,在次频域内提供电气正阻尼,以消除SSR。此时,由于双馈风电机组采用有功、无功解耦控制,风电机组的有功出力基本不受影响。仿真结果表明,该方法能改善经串联补偿外送的大容量风火电组合系统动态特性,提高大规模风电跨区消纳能力。     

潮流计算和机电暂态仿真中风光储联合发电系统的实用等值方法

针对工程实际开展风光储联合发电系统在潮流计算和机电暂态仿真中的等值方法研究,旨在为大容量风光储联合发电系统的并网仿真分析奠定基础。将潮流计算的等值分为单元机组和集电系统2部分来研究。单元机组等值采用根据不同控制模式选取不同节点类型的方法,针对集电系统等值提出基于损耗不变原则的方法。等值模型和详细模型的算例结果表明,潮流计算等值方法具有较好的精度。在机电暂态仿真动态等值中,基于实际工程计算的最严重工况分析原则,提出运行在满出力点的单机"倍乘"等值模型,为工程计算中的风光储联合发电系统动态等值提供了一种解决方案。     

串补线路次同步谐振分析及SVC抑制方法研究

针对输电网中串联电容补偿引发的次同步谐振,采用基于时域仿真实现的复转矩系数法分析不同发电机出力以及不同串联补偿度对系统次同步振荡的影响。提出基于SVC的次同步抑制措施,介绍相关的控制策略,最后通过时域仿真分析加装SVC装置前后发电机组轴系转矩的变化,验证了SVC对系统次同步振荡抑制的可行性和有效性。     

基于多Agent系统的大型电网电压暂降评估

面向实际大型电网的暂降评估需要考虑覆盖全网特征的线路故障仿真,其仿真计算速度和稳定性是制约其实用化的主要因素。为此提出了一种基于多Agent系统的大型电网电压暂降评估方法。该方法根据仿真需求构造多Agent系统并制定协同交互规则。首先,由网架解析和故障设置Agent自主生成仿真任务。其次,由仿真管理和计算Agent动态执行海量仿真。最后,由数据处理和分析Agent异步存储仿真数据并生成评估结果。目前该方法已应用在某省级电网电压暂降评估工作中,取得了较好效果。实例证明所提方法加速比高,运行稳定,可为大型电网电压暂降评估实用化提供技术支撑。     

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。     

基于同步相量数据的次同步振荡参数辨识与实测验证

近年来,国内外风电系统频繁发生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO)事故,严重影响电力系统安全稳定运行。为了给事故分析、抑制策略制定等提供可靠的数据支撑,亟需开展面向SSO的广域监测工作。为此,提出基于同步相量数据的SSO参数辨识方法。通过严密的数学推导,揭示SSO工况下同步相量数据主要由4种模态组成,从而可将SSO参数辨识问题转化为模态参数提取问题。进一步采用2种经典的模态参数提取算法：矩阵束算法(matrix pencil method, MPM)和特征值系统实现算法(eigenvalue system realization algorithm,ERA)实现了SSO频率与幅值的准确辨识,并利用截断奇异值分解和决定系数提高了辨识的可靠性。所提方法通过合成信号、电磁暂态仿真以及河北沽源实际振荡数据进行了验证,结果显示,即便在振荡初期幅值较小时,该文方法仍可有效辨识SSO参数,因此,理论成果有望在未来为SSO实时预警、全景展示提供技术支撑。     

电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真接口原理

在电力系统仿真中,如果能在一次仿真过程中同时实现大规模电网的机电暂态仿真与部分电网的详细电磁暂态仿真,那么对详细分析系统特性,特别是直流输电、FACTS元件等的特性具有重要的理论价值和现实意义。针对这一问题,笔者在比较电磁暂态仿真和机电暂态仿真模型与方法的基础上提出了一种电力系统电磁暂态-机电暂态混合仿真的通用接口方法。该方法在我国实际电网中的成功应用证明了其有效性和实用性。笔者将分三个系列进行相关讨论,此文为系列报告之一,主要提出了电磁暂态-机电暂态混合仿真的实现原理及接口模型,如接口等值电路的设计、接口交换时序的设计等。     

基于DIgSILENT的并网光伏发电系统的建模与仿真

基于DIgSILENT仿真平台搭建了适用于动态仿真的并网光伏发电系统的工程用数学模型,包含了光伏阵列、逆变器及其控制系统模型。该系统采用电压外环电流内环的双闭环控制方法,直流电压外环用于实现光伏电池最大功率点跟踪,交流电压外环用于控制输出的无功功率。最后,结合算例,研究了实际光照强度变化、电网有功调度及电网电压跌落时光伏系统的输出特性。仿真结果表明,采用的仿真分析方法切实有效,模型输出与实际输出基本相似。该模型能够很好地实现最大功率跟踪、快速地响应电网调度指令,电网电压跌落时还可提供一定的无功功率,可用于实际光伏发电系统的并网分析,为实际工程研究奠定了基础。     

基于非时序生产模拟的风电消纳评估方法

准确的消纳能力评估对于风电发展规划具有重要意义,但在规划阶段难以获取详实的时序风电出力数据,典型的时序消纳评估方法难以适用,亟需研究根据有限的风资源概率特性数据进行消纳能力评估的方法。基于随机生产模拟原理,提出了一种以风电电量消纳最大化为目标的泛函极值模型和基于启发式方法的实用化评估算法。该方法仅需要风资源的概率分布信息,可较好解决规划阶段风电数据源有限的难题,且计算速度较快。基于我国北方某大型风电基地2014年实际运行数据及2020年规划数据,进行了仿真分析。通过2014年实际风电消纳结果及仿真结果的对比验证了所提方法的正确性,然后针对2020年规划数据分析了风电电量消纳与装机容量的饱和趋势,并定量研究了灵活性措施对风电消纳的促进作用,为风电规划提出了建议。