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。     

SVC接入位置对次同步振荡的影响机理与SVC控制策略研究

当前研究静止无功补偿器(static var compensator,SVC)抑制次同步振荡,大多将其接入机端或升压变高压侧,并仅考虑阻尼控制作用,对其它接入位置和电压调节的探讨不多,控制器的设计也不够简便。文中基于系统的dq轴数学模型,简化复转矩系数的计算,得到较精确的含SVC串补系统的电磁转矩表达式。利用该式分析SVC附加阻尼的机理以及与接入位置的关系,指出接入线路中点能使SVC在谐振频附近提供更多正阻尼。同时分析SVC电压控制对次同步振荡的影响,指出电压控制的传递函数很可能会增大各扭振频下的附加阻尼相位差。对此提出一种基于相位补偿法的PID控制设计,参数整定简单快速,既可以维持系统电压水平和提高线路传输能力,也可有效抑制系统次同步振荡。特征值计算和时域仿真都证明了分析结果的正确性。     

抑制次同步振荡的SVC非线性控制方法

静止无功补偿器(SVC)是抑制次同步振荡(SSO)的有效措施之一。现有用于抑制SSO的SVC控制策略尚不能适应电力系统非线性的特点。因此,提出一种实用的SVC非线性控制器设计方法,首先对发电机轴系模式进行解耦,然后根据所抑制的效果选取其输出函数,经推导得出SVC的控制规律,并从数学上证明其控制规律的正确性。最后采用时域仿真验证了所提出的非线性控制器设计方法的有效性,能够比传统PI控制方法更有效地抑制SSO,更好地保护发电机的轴系安全。     

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

针对静止无功补偿器(SVC)的附加次同步阻尼控制器(SSDC)无法抑制所有扭振模式的振荡,在励磁系统阻尼控制器(SEDC)基础上设计双输入多通道结构的改进电力系统稳定器(PSS).由于PSS无法解决大扰动下的次同步振荡问题,提出利用PSS和SVC联合抑制次同步振荡的方案:SVC抑制主谐振点的振荡,其他扭振模式用改进PSS来解决.复转矩系数法、时域仿真法和Prony分析结果均表明两者联合抑制次同步振荡能够弥补双方的缺陷,在较宽频带内提高系统阻尼,对次同步振荡取得理想的抑制效果.     

SVC Light次同步振荡阻尼特性分析

以绝缘栅双极晶闸管(IGBT)和脉宽调制(PWM)控制为基础的新型静止无功补偿装置(SVC Light),可快速调节其与交流系统间交换的感性或容性无功功率,具有提高振荡阻尼特性的能力。介绍SVC Light的工作原理,推导出三相abc坐标系下的数学模型,建立基于受控电压源和受控电流源的等效仿真模型,并设计出基于比例-积分调节器的直流电压、无功功率和交流母线电压控制器。利用复转矩系数的时域实现方法——测试信号法,分析SVC Light不同控制方式、主电路参数以及控制器参数对发电机电气阻尼特性的影响。研究结果表明,SVC Light在配置次同步附加阻尼控制器后,通过动态调节其与交流系统间交换的无功功率,可以显著增加发电机电气阻尼,有效抑制由串联电容补偿引发的发电机轴系振荡。     

基于瞬时无功理论的SVC抑制次同步振荡的附加控制设计

HVDC解决了长距离输电中电压降低、线损加大、无功补偿等问题,却又给系统带来了次同步振荡的危险。SVC在补偿HVDC无功功率需求的同时也可以通过增加附加控制来抑制可能产生的次同步振荡。为了使SVC的补偿精确,SVC附加控制的输入信号取易于获得的电压电流信号且有明显的抑制效果,将采用基于瞬时无功理论的方法来设计SVC的控制,消除不对称分量和其他频率下谐波分量的影响,使得控制效果更精准。以向上直流降功率25%单极孤岛运行方式为例,验证了基于瞬时无功理论设计的SVC控制对次同步振荡抑制的有效性。     

STATCOM附加电压控制抑制次同步谐振的理论和仿真

提出了应用静止同步补偿器(STATCOM)附加电压控制抑制电力系统次同步谐振(SSR)的控制策略,并详细分析了其作用机理。以某典型串联补偿输电系统为实例,通过电磁暂态仿真验证了该控制策略的有效性。与利用静止无功补偿器(SVC)进行SSR抑制方案的仿真比较表明,同等容量下,应用文中提出的附加电压控制策略的STATCOM对系统SSR的抑制效果优于SVC。该方法为解决国内外输电工程所面临的SSR问题提供了参考,也为STATCOM装置的推广应用提供了依据。     

SVC安装地点对次同步振荡抑制效果的影响

静止无功补偿器（Static Var Compensator,SVC）可用于抑制次同步振荡,根据SVC抑制次同步振荡的机理设计了SVC的次同步阻尼控制器（SSI）C）,基于次同步振荡研究的IEEE第一标准模型,分别研究了将SVC并联安装在发电机机端母线上、升压变压器的二次侧母线上、输电线路中点上和输电线路末端时的电气阻尼频率特性和时域仿真分析;提出了SVC不同的安装地点会对次同步振荡的抑制效果产生一定的影响,甚至会诱发次同步振荡。     

含STATCOM的不同阻尼控制器对次同步振荡抑制的影响

电力系统输电过程中有一定概率产生次同步振荡(subsynchronous oscillation,SSO),这种振荡极易造成汽轮发电机组的大轴损毁,准确分析系统的次同步振荡特性对其防止和抑制有重要意义。研究了静止同步补偿器(STATCOM)的基本结构以及抑制SSO的基本方法,根据不同滤波器设计对次同步阻尼控制器的抑制效果不同,设计了3种次同步阻尼控制器。其中,提出一种新的控制器设计方法,利用该方法设计了窄带通次同步阻尼控制器;最后基于IEEE第一谐振模型,采用PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件以及数值计算软件MATLAB,仿真验证3种不同控制器的有效性。     

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。     

基于改进生物地理学优化算法的SVC次同步阻尼控制器设计

针对常用的次同步振荡控制器不能较好地适应电力系统时变非线性的特点,提出了一种引入余弦迁移模型、早熟判断机制、变尺度混沌变异策略及排重操作的改进生物地理学优化算法。基于该算法结合静止无功补偿器(SVC)抑制次同步振荡的机理,对次同步阻尼控制器进行优化设计,并采用特征值分析和时域仿真验证了控制系统的有效性。锦界电厂算例分析表明:经改进生物地理学算法优化的SVC次同步阻尼控制器能较好地提高机组扭振的模态阻尼,可有效抑制次同步振荡,进而保证机组和电网的安全稳定运行;与传统的生物地理学优化算法、粒子群算法及遗传算法相比,改进生物地理学优化算法在搜索最优控制参数时具有较快的搜索速度和较高的搜索精度。     

SVC阻尼控制附加信号选取的探讨

随着电力系统的不断壮大,低频振荡问题日益突出,其中区域间低频振荡更为严重而且较难使用传统方法进行阻尼控制.采用静止无功补偿器SVC附加控制来实现区域间振荡的阻尼控制.通过时域仿真,比较了不同附加输入信号在区域联络线潮流变化情况下的阻尼特性.研究表明,线路电流幅值是其中最为合适的附加控制信号.     

并联型有源次同步振荡抑制器阻尼控制策略优化设计

采用电压源型换流器的并联型有源次同步振荡抑制技术近年来受到广泛关注。已有的并联型有源次同步振荡抑制器(ASS)的双频调制阻尼控制策略未考虑系统次同步和超同步电流不同的分流特性,因此,其抑制能力并不能达到最优。针对这一问题,首先分析并联型ASS的基本原理,提出了只发次同步电流或超同步电流的单频调制阻尼控制策略以及ASS关键参数设计方法;针对不同的系统特性,分析不同阻尼控制策略的抑制效果,提出了ASS阻尼控制优化设计方法。在PSCAD/EMTDC软件中搭建发电机组经固定串补和直流输电送出系统仿真模型,对不同的阻尼控制策略进行了对比,结果证明了所提阻尼控制策略优化方法的正确性。     

采用主备方式的TCSC次同步振荡附加阻尼控制策略

为能完全可靠地抑制次同步振荡(SSO),有必要研究可控串联补偿(TCSC)对SSO的主动抑制策略,为其本身已有的对SSO的自然抑制作用增加保障.文中通过分析抑制SSO的原理,提出一种主动阻尼控制策略--TCSC次同步振荡附加阻尼控制.该控制通过测量远端或本地具有振荡特征的信号,利用相位补偿原理,结合TCSC原有控制提供附加电磁转矩,增大电气阻尼;并以基于远端转速偏差信号的阻尼控制为主,以基于本地电气量信号的控制为备用,从而兼顾阻尼效果和控制可靠性.针对某一实际串联补偿系统,通过小干扰稳定分析和时域仿真,比较TCSC附加阻尼控制加入前后的振荡变化、不同输入信号对阻尼效果的影响以及有无备用控制的区别.结果表明基于该控制原理,无论采用远端信号抑或本地信号,系统阻尼均得以增强;就阻尼效果而言,远端的转速偏差信号明显优于本地的功率偏差信号.     

抑制电压过冲的新型SVC低电压保护控制策略

针对含静止无功补偿器SVC的电力系统在故障清除后的暂态过程中出现高电压的问题,在理论分析SVC引发电压过冲机理和常规低电压保护控制策略不足的基础上,提出抑制电压过冲的新型SVC低电压保护控制策略,即系统正常运行时先延时记录PI控制器输出电纳参考值与转换的触发角,在故障后将其锁定并屏蔽PI控制器的原输入与输出,然后输入锁定的触发角至触发控制环节准备脉冲信号,控制TCR输出感性无功功率,抵消故障清除后突增的容性无功功率以抑制电压过冲;同时根据锁定的电纳参考值计算出等效误差输入PI控制器,改变其输出,当退出SVC低电压保护控制时等于故障前的值,避免切换至恒压控制的过程中发生振荡。在PSCAD/EMTDC中的仿真结果表明,上述控制策略具有可行性和有效性。     

基于SVC的大型风电场次同步谐振抑制

当风电场通过含串联补偿电容线路提升外送功率时可能会发生次同步谐振。分析了风电场次同步谐振机理以及SVC在抑制大型风电场次同步谐振方面的作用,将SIMPLEX算法与单隶属度函数模糊控制技术相结合,设计了基于单隶属度函数模糊控制的SVC附加控制器。与常规模糊控制器相比较,论文提出的控制方案性能更优,能更快速抑制次同步谐振。仿真结果验证了所提出附加控制器的优越性。