间谐波引起电力系统次同步振荡——工程实例、机理、作用形式及应对措施

例举分析了两个由间谐波引起电力系统次同步振荡的工程实例.应用调制理论分析了两交流侧额定频率相同的异步HVDC系统产生间谐波的机理;指出间谐波的频率如果与汽轮机转子轴系自然频率相匹配,并且具有一定的幅值,就可能激发次同步振荡,这就是间谐波引起电力系统次同步振荡的机理.归纳了间谐波引起电力系统次同步振荡的两种作用形式,第一种作用形式表现为剧烈的轴系扭振,第二种则可以称为轴系的长期累积疲劳寿命损耗;对两种作用形式的激发条件和特点进行了分析;同时指出,第二种作用形式普遍存在并且对汽轮机轴系的危害甚至比三相对地故障更严重.探讨了间谐波引起次同步振荡的应对措施.     

非特征谐波引起的次同步振荡研究

次同步振荡（ＳＳＯ）是电力系统的一种动态不稳定现象,现电力系统地某一次同步频率,其模态阻尼为负,同系具有一与其相补的自然频率,就会引导机电相互 耦谐波引起的次同步振荡,指出可能发生次同振荡文章应用通信技术中调制理论分析研究了非特征谐波引起的次同步振荡,指出可能次同步振荡的频率范围,揭示了其机理。     

宁东直流近区新能源诱发次同步振荡风险评估

由于配套大容量的火电机组和装机容量较大的新能源发电并网机组,宁夏电网宁东直流近区存在诱发次同步振荡风险问题,本文分析和研究了宁夏电网宁东直流近区相关站点的PMU监测数据,对宁东直流近区因新能源发电诱发火电机组次同步振荡风险评估。结果表明:虽然间谐波引起次同步振荡的第一种作用形式,在新能源发电较小出力工况下,宁东直流近区火电机组发生次同步振荡的风险较低;但是,间谐波激发次同步振荡的第二种作用形式普遍存在,其对发电机轴系的危害甚至高于三相对地故障,因此,需进一步加强各种工况下次同步谐波与振荡的监测、研究及防范工作,以保障电网安全可靠运行。     

基于宽频量测间谐波潮流计算的次/超同步振荡溯源方法

宽频量测技术的快速发展为部分新能源发电并网节点的次/超同步振荡监测提供了有效手段,但是由于测量单元布点限制,难以获得全网的振荡传播和分布。为此,提出了一种基于新能源发电并网点宽频量测间谐波潮流计算的次/超同步振荡溯源方法。给出了次同步振荡频率下间谐波潮流算法的网络模型和元件模型,总结了间谐波潮流计算的详细步骤,通过间谐波潮流计算可得到各个节点的间谐波电压电流分布,进而获得全网次/超同步振荡传播路径。当新能源发电系统次同步振荡传播引发邻近火电机组轴系扭振时,存在扭振机组间谐波等效阻抗突变的特性,从而造成间谐波潮流分布发生变化,根据预想振荡状态下间谐波潮流计算结果与实际宽频量测结果间的不同,可用于新能源发电次同步振荡引发邻近火电机组轴系扭振的溯源定位。最后,基于四机两区域系统和IEEE 10机39节点系统算例验证了所提方法的有效性和准确性。     

风火打捆直流送出系统次同步振荡及传播特性研究

风火打捆直流送出系统由于电力电子设备与交流电网的交互影响,可能引发系统次同步电气振荡,甚至火电机组轴系扭振。为深入研究这一现象,首先分析了风火打捆直流送出系统次同步振荡的原理。然后基于某实际区域电网参数,在PSCAD软件中建立了含火电、风电、直流的500 kV、220 kV电网模型,激发出特定条件下因风电场次同步电流谐波引发的火电机组轴系扭振现象。分析了风电场次同步谐波引发火电机组扭振的必要条件,同时仿真分析了线路谐波阻抗、电流振荡频率和方式检修等对次同步谐波传播路径的影响。     

汽轮机调速系统引起电力系统共振机理低频振荡扰动分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一.根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理.研究了汽轮机功率变化的原因.应用MATLAB建立了汽轮机及其调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,详细分析了汽轮机调速系统扰动能否引起调节汽门开度变化,进而影响汽轮机功率变化;仿真分析表明,如果汽轮机调速系统速度变动率局部过小,转子角速度偏差扰动将引起较大的调节汽门开度变化;当转子角速度偏差扰动频率与电力系统自然振荡频率接近时,可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.全液压调速系统的油压容易产生脉动,如果油压脉动的频率与电力系统固有频率接近时也可能引发电力系统共振机理的低频振荡.     

电力系统机网协调分析

机网协调是保障电力系统安全稳定运行的重要问题。为此,对汽轮机控制系统引发的低频振荡,发电机组超速保护与低频减载的协调控制,电力系统次同步振荡等典型的机网协调问题进行分析。分析结果表明,加强机网协调问题的研究,对于防止低频振荡、保证频率稳定和汽轮发电机组轴系安全都是非常必要的。     

双馈风电场内部多模式谐振引发电力系统次同步振荡的机理研究

该文研究风电场内部不同风电机群间多模式谐振引发电力系统次同步振荡和振荡模式频率漂移的作用机理。首先,提出多模式谐振理论,当风电场中N个风电机群的开环次同步振荡模式在复平面上相近时,N个风电机群之间发生的多模式谐振使得对应的两类闭环次同步振荡模式在复平面上分布于开环次同步振荡模式两侧相对的位置,当模式阻尼减弱的闭环次同步振荡模式位于复平面上的不稳定区域时,会引发系统失稳。其次,基于多模式谐振理论研究双馈风电场内部风电机群间动态交互引发电力系统次同步振荡的机理和次同步振荡的频率漂移现象,为风电场接入引发电力系统次同步振荡的研究提供新的视角。最后,通过算例分析验证理论分析和相关结论的正确性和有效性。     

汽轮发电机组附加励磁阻尼(SEDC)装置抑制次同步振荡工程应用

电力系统次同步振荡(简称SSO)次同步谐振(简称SSR),都是电力系统的一种运行状态,在这种运行状态下,电气系统与正在运行的汽轮发电机组的机械轴系之间,以低于同步频率(50HZ)的某个或多个网机联合运行,造成系统的自然振荡频率交换能量,这些能量将首先在汽轮机大轴的应力集中部位产生作用,当措施不力时,将引发机组轴系事故.高电压长距离输电线路,为了增加输送容量而采用的串联电容补偿、直流输电、交直流混合输电方式;以及相关的电力系统稳定器(PSS)的加装;发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统(DEH)的反馈作用等,均有可能诱发次同步振荡(SSO)现象.采用汽轮发电机组附加励磁阻尼控制装置(SEDC),抑制SSR和SSO现象,保护汽轮发电机组大轴的安全的一种有效手段.     

电力系统次同步振荡基本理论与抑制措施

阐述了汽轮发电机组轴系数学模型以及电力系统次同步振荡的产生机理。并根据现阶段的研究状况,总结了电力系统次同步振荡的抑制措施。     

HVDC换相失败引发次同步振荡现象分析

建立了适用于次同步振荡分析的汽轮发电机组轴系扭振数学模型,介绍了发电机组轴系扭振的机理,重点分析了发电机组与HVDC之间的机电扭振作用。受端电网故障导致逆变站换相失败,会引起整流站附近的汽轮发电机组轴系扰动,并引起发电机电磁转矩的变化,而HVDC控制系统的快速作用为扰动提供了负阻尼,从而形成一种正反馈性质的扭振相互作用,助增轴系扰动幅值,最终导致汽轮发电机组次同步振荡现象的发生。在PSCAD/EMTDC上搭建相应模型,仿真再现了由HVDC换相失败引起的次同步振荡现象,并对其产生机理进行验证。     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。     

次同步振荡引起的发电机组轴系疲劳损伤

为提高电网输送能力而被广泛采用的各种电力电子装置可能会带来电网次同步振荡风险。文中针对电网可能发生的次同步振荡现象,分析600MW汽轮发电机组轴系结构,通过机网耦合计算分析次同步振荡引起的机组轴系扭振,采用应力分析和疲劳寿命计算分析次同步振荡对机组轴系的疲劳损伤。研究了不同参数所引起的轴系扭振特点,重点比较次同步振荡幅值和频率对轴系疲劳损伤的影响。分析和研究结果将有助于提高机组寿命管理水平,有效评估电网波动容许值。     

弱连接条件下并网直驱风电场引发无串补电力系统次同步扭振机理研究

该文研究弱连接条件下并网直驱风电场引发无串补电力系统次同步扭振机理。通过将电力系统闭环互联模型划分为直驱风电场子系统和电力系统其余部分子系统两部分,推导锁相环主导的开环次同步振荡模式的解析表达式。随着直驱风电场连接强度减弱,锁相环主导的开环次同步振荡模式的阻尼会随之降低。当锁相环主导的开环次同步振荡模式和同步发电机开环轴系扭振模式的频率接近时,直驱风电场子系统和电力系统其余部分子系统之间的开环模式耦合会闭环轴系扭振模式的阻尼,进而引发电力系统次同步扭振。另外,直驱风电场连接强度越弱时,开环模式耦合导致的模式阻尼减弱效应会更强。该文通过一个算例电力系统,演示和验证了理论分析的正确性和有效性。     

火电机组交互影响对次同步振荡的作用机理研究

有研究表明,多机系统发生SSO（次同步振荡）时,机组间具有相近扭振频率。为此,分析了相近频率机组轴系间的交互影响,及系统串补度、机组间电气距离和相近扭振频率对次同步振荡的作用机理。首先,基于特征矩阵,推导两台火电机组并列送出系统的复转矩系数表达式。然后,将单机的简化复转矩系数法扩展到多机系统,推导了双火电机组电气阻尼的简化表达式,分析了其他机组对待研机组阻尼的作用,结果表明,串补度、机组电气距离以及相近扭振频率都会影响到系统阻尼和稳定性。最后,通过算例验证了各影响因素对系统次同步稳定性的作用机理。     

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。     

电力系统的次同步振荡问题

随着我国互联电网规模的快速发展,尤其是(可控)串联补偿装置和高压直流输电的广泛应用,电力系统的次同步振荡问题已经变得比较突出.本文介绍了电力系统次同步振荡问题的起因与危害,回顾了国内外对次同步振荡问题的研究过程,阐述了次同步振荡所研究的感应发电机效应,轴系扭转振荡,暂态扭矩放大以及由其它电气装置(如电力系统稳定器PSS、静止无功补偿器SVC和HVDC等)引起的次同步振荡现象的主要内容,指出了需要进一步关注和研究的问题.     

电力系统的次同步振荡问题

随着我国互联电网规模的快速发展,尤其是（可控）串联补偿装置和高压直流输电的广泛应用,电力系统的次同步振荡问题已经变得比较突出。本文介绍了电力系统次同步振荡问题的起因与危害,回顾了国内外对次同步振荡问题的研究过程,阐述了次同步振荡所研究的感应发电机效应、轴系扭转振荡、暂态扭矩放大以及由其它电气装置（如电力系统稳定器PSS、静止无功补偿器SVC和HVDC等）引起的次同步振荡现象的主要内容,指出了需要进一步关注和研究的问题。     

TLS-ESPRIT算法在次同步谐振在线监测中的应用

针对传统的监测次同步谐振(SSR)的方法很难做到一次性得到振荡的有用信息并判断振荡的发展趋势的不足,提出了一种电力系统次同步谐振在线监测新方法——基于TLS-ESPRIT算法的频率-幅值-衰减系数法。该方法直接分析发电机轴系的瞬时转速,可以快速、精确地得到轴系振荡中存在的频率、幅值及其衰减系数,进而判断SSR是否发生及其发展趋势。并且由于子空间技术的存在,使其具有极好的抗噪能力。得到的结果经过理论分析可以达到监测次同步谐振的目的,实验算例结果表明该方法是切实可行的。