SEDC与TCSC联合抑制次同步振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)工作在调节模式时,可以连续调节线路串补度,从而改变次同步振荡的条件;此外,TCSC所产生的谐波频带非常宽,足以使次同步频率的信号通过,在某些情况下可能激发次同步振荡。因此,当系统中包含TCSC时,次同步振荡问题的研究尤为复杂。本文提出使用附加励磁阻尼控制器(SEDC)与TCSC联合运行抑制次同步振荡,分析了TCSC不同运行状态对次同步振荡产生的影响,针对TCSC的运行特性,分段设计了两组SEDC参数,并模拟实现了SEDC参数间的切换。结果表明:通过切换控制参数,SEDC获得了更好的鲁棒性,TCSC的安全运行范围大大增加。     

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.     

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。     

次同步振荡动态稳定器抑制弱阻尼次同步振荡的机理与实验

针对呼盟系统呼伦贝尔电厂存在的弱阻尼次同步振荡问题,实际工程采用次同步振荡动态稳定器(SSO-DS)进行抑制。文中提出了一种适用于SSO-DS的瞬时无功功率次同步调制策略,基于复转矩系数法推导出该控制策略下SSO-DS提供的阻尼,给出了影响其阻尼大小的相关因素;搭建了实时数字—物理闭环仿真平台,并基于弱阻尼次同步振荡问题,提出了确定其有效阻尼区域的方法,对控制器参数进行优化。闭环仿真及现场实验均验证了SSO-DS控制策略的有效性以及闭环仿真实验参数优化的准确性。     

电力系统次同步振荡的分岔分析

基于非线性系统分岔理论，分析电力系统次同步谐振现象。利用通用的连续和分岔软件-AUTO，分析一个含串联补偿的电力系统次同步谐振(SSR)中的分岔现象。从非线性分岔角度揭示出SSR产生的原因是系统发生分岔后不稳定的极限环导致。当发生电力系统次同步谐振时，可能会产生环面分岔和周期折叠分岔等一系列复杂的周期轨道分岔。时域仿真的结果验证了分岔分析结果的有效性。     

风电次同步振荡的多工况分析

针对风电运行条件或工况时变对次同步振荡稳定性的影响,提出了一种基于变工况阻抗模型的SSO定量评估方法,通过将阻抗矩阵的元素表达成工况(即基波电压、电流)二次型的商,可计算不同工作点的聚合阻抗频域特性,进而分析不同运行方式下的SSO稳定性。以新疆哈密风电系统为原型进行算例研究,运用所提方法对两种典型工况下的振荡稳定性进行了定量分析,并进行电磁暂态仿真验证,结果表明,实际系统中风电机组在线数量和单机出力等运行条件的改变均会对系统振荡稳定性产生影响,所提方法可有效评估不同工况下系统的振荡风险。     

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.     

电力系统次同步振荡轴系模型研究

针对某国产300 MW汽轮机轴系,用ANSYS建立其有限元模型并进行模态分析求解自然扭振频率;通过连续轴系的离散化,建立其多段集中质量模型;并在此基础上,通过K/M比值灵敏度法建立其简单集中质量模型。运用特征值分析法求解出两种集中质量模型的自然扭振频率。分析了该汽轮机发生次同步振荡的可能性。通过自然扭振频率,比较了这三种轴系模型的准确性。结果表明175段模型(多段集中质量模型)计算量小、在仿真中较易实现,具有较高的实用价值。     

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,使系统不同频率间发生了能量交互,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T     

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性.该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析.进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数.仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡.     

天平可控串联补偿装置的动态模型及时域仿真

根据天平串联补偿一次设备的实际参数建立串联补偿的暂态模型;研究可控串联补偿装置(thyristorcontrolled series compensator,TCSC)的闭环控制系统的技术细节,并建立完整的仿真模型.以天平双回线路串联补偿模型的外部电网等值系统模拟正常运行、外部电网故障、本线路故障等情况下TCSC的动态...     

TCSC自适应逆推控制器设计

针对可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensator)的动态过程和发电机阻尼系数不能精确测量的情况，将含有TCSC的单机无穷大系统用一个三阶微分方程表示，用自适应逆推方法设计了TCSC稳定控制器。在系统模型中考虑了TCSC的动态过程．同时保留了系统的非线性特性，运用自适应增益控制律进行参数的实时估计。仿真结果表明设计的TCSC稳定控制器能快速抑制振荡，保证单机无穷大系统的暂态稳定。     

基于结构保留LDAE的SSO模型及其广义特征根分析

提出一种采用结构保留的线性化微分代数方程(LDAE)模型进行电力系统次同步振荡小扰动特征根分析的方法。该模型直接由电力系统各元件的LDAE模型出发,根据网络的拓扑结构将元件模型快速组合成模块化的全系统模型。保留所有代数变量和系统结构,推导基于该LDAE模型的广义特征根和特征向量计算公式,进而进行特征根灵敏度分析。由于采用模块化建模而且不需要消去元件的代数变量,有利于将LDAE建模方法进一步推广用于柔性交直流联合电力系统的次同步振荡(SSO)建模和分析。通过对IEEE关于SSO的第1标准模型和双机无穷大母线系统的计算机仿真分析,证实了所建立模型和相应分析方法的正确性和有效性。     

TCSC的H2/H∞控制器设计

基于直接反馈线性化和鲁棒H2／H∞控制理论研究了TCSC的控制设计，对具有TCSC的单机一无穷大系统，建立了含不确定因素的数学模型，采用LMI(线性矩阵不等式)方法，利用MATLAB／LMI工具箱得出H2／H∞控制律。分析表明这种控制方法兼有鲁棒性能和最优性能，提高了电力系统的稳定裕度及传输功率。     

可控串补动模装置研制及阻抗特性研究

提出了可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)动模装置的设计方案，给出了系统接线及主电路配置，并介绍了系统核心部分即控制保护系统的实现。利用数值仿真程序和所研制的动模装置对TCSC的稳态及动态阻抗特性进行了研究，重点分析了以电容电压和线路电流作为同步信号时的阻抗阶跃特性。提出闭环阻抗控制，用以改善以电容电压为同步信号时TCSC的阻抗阶跃特性。通过动模试验对其结果进行了验证。     

工厂大功率设备柔性串联补偿TCSC控制的研究

从柔性串联补偿器TCSC的补偿原理和结构分析出发,提出一种对大功率设备的柔性补偿方法。当负载等情况发生变化时,通过TCSC的调节保持其线路电压稳定,从而提高工厂用电的稳定,给出了应用硬件构成。同时由于TCSC现有控制方法不能有效的处理系统的非线性问题,导致控制难度大,因此采用基于DSP处理器的神经网络算法。     

采用T-S模糊模型的TCSC多目标控制器设计

在电力系统中装设可控串联补偿(TCSC)可以改善系统的稳定性,抑制次同步谐振和区域间的低频振荡,提高远距离联络线的传输能力。为更好地发挥TCSC效益,利用模糊T-S模型无限逼近非线性系统的特性,提出了一种多目标TCSC控制器设计方法。建立了一类含TCSC的两机电力系统的模糊T-S模型,把闭环系统的稳定性、H∞性能、极点配置的要求统一到一个线性矩阵不等式组中,基于线性矩阵不等式理论实现了TCSC多目标控制器设计,采用并行分配补偿技术,设计出了全局非线性系统的控制规律。最后,利用MATLAB进行了仿真,结果表明所设计的控制器能有效提高电力系统的功角稳定性,保证系统具有良好的动态性能,能满足多个目标要求,具有比TCSC非线性H∞鲁棒控制器更优越的性能,且易于工程实现,它将会在电力系统稳定控制中得到更多应用。     

基于采样一数据模型方法的可控串联补偿系统对次同步振荡抑制作用的计算分析

采用TCSC的采样－数据模型,可方便地分析较大电力系统在不同TCSC控制策略下的动态特性。该模型考虑了晶闸管开关的非线性和时变因素,在汽轮发电机组轴系频率范围内足够精确。通过分析IEEE次同步振荡用的第一基准模型和伊敏－大庆500kV带可控串联补偿的输电系统,用定量计算从理论上说明了只有当晶闸管导通角在一定范围内或大于一定的数值时,才能有效地掏次同步振荡。     

TCSC实验装置研制中的若干问题研究

结合可控串联补偿器TCSC(Thyristor Controlled Series Compensation)物理实验装置的研制．讨论了与实验装置主电路元件参数选择的相关问题。以恒定正弦电流源激励下TCSC时域稳态分析和数字仿真结果为基础,详细分析了TCSC运行中的等效基频电抗与TCSC装置元件工作条件之间的关系,讨论了电抗器参数对于该关系的影响。所得结论对于TCSC物理实验装置中主电路和相关测量控制系统的设计和实现具有指导意义。