并网风电场次同步振荡抑制措施研究综述

次同步振荡威胁并网风电场安全稳定运行,抑制并网风电场次同步振荡是新能源并网稳定性研究中最受关注、最具有实际应用意义的重要问题之一。本文围绕柔性输电系统及其附加阻尼控制器、风机换流器控制回路上附加次同步阻尼控制器、次同步滤波器及其他措施等4类主要抑制措施,梳理和回顾了近十多年来国内外抑制并网风电场次同步振荡方面的研究成果。对上述4类抑制措施的研究成果进行了比较,并对阻尼控制器抑制次同步振荡的机理与设计步骤进行了详细说明。最后,对目前并网风电场次同步振荡抑制措施研究中还存在的问题进行了总结,并对接下来的研究方向进行了展望。     

SVC抑制次同步振荡控制策略研究

次同步振荡(SSO)问题有可能造成发电机组轴系不稳定扭振甚至损坏发电机转轴,从而危及电力系统安全运行.基于EMTDC/PSCAD仿真平台,运用静止无功补偿器(SVC)来抑制次同步振荡,采用附加电压控制以及模态分离控制这2种控制策略,对这两种控制策略下的SVC抑制IEEE第一标准模型的次同步振荡效果进行了分析和比较.仿真表明2种控制策略均能抑制次同步振荡,总体而言,模态分离法较好.     

考虑SVG的光伏电站次同步振荡问题

新能源发电并网系统的振荡问题是电网关注的重要研究课题,揭示振荡发生的机理并明确影响振荡的关键因素是首要研究任务。为此,建立了含静止无功发生器(static var generator,SVG)的光伏并网系统的小信号状态空间模型,通过特征值分析研究了光伏并网系统的主导振荡模式及与其强相关的动态环节,分析了交流侧系统对光伏并网系统振荡特性的影响;采用频率扫描法从电路谐振角度对光伏并网系统次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)现象进行了解释,并通过时域仿真验证了特征模式分析结果的正确性。研究结果表明:含SVG的光伏并网系统存在一个主导SSO模式,光伏电站并网变流器的控制参数对该模式的稳定性具有重要影响;此外,SVG与光伏发电系统之间也存在相互控制作用,需要合理设计二者的控制参数,以提高系统整体的稳定性。研究内容可为光伏并网系统的运行和控制设计提供指导。     

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。     

交直流送出系统次同步振荡及抑制措施的研究

直流输电(HVDC)或可控串补线路运行时,有可能激发附近的汽轮发电机组轴系次同步振荡(SSO),振荡具有复杂的波形。对首先发生的这种复杂次同步振荡的特性进行了研究,并分析了引起SSO的原因,最后提出了使用基于STATCOM的SSO阻尼装置方案。现场运行结果表明,这种SSO阻尼装置可有效抑制发电机组轴系的SSO,其性价比有明显的优势。     

虚拟同步发电机次同步振荡抑制策略

针对串补电网条件下虚拟同步发电机(VSG)的次同步振荡问题,建立了包含无功环的VSG序阻抗模型,并基于阻抗比稳定性判据分析了振荡机理.最后,采用一种虚拟电阻方法提高了串补电网下VSG的稳定性.实验结果验证了理论分析及所提方法的正确性.     

STATCOM抑制电力系统次同步振荡的研究

首先介绍了串联补偿输电系统次同步振荡产生的机理与常见的抑制措施。基于IEEE第一标准次同步振荡模型,采用特征结构分析法分析了不同串补度下系统的特征值结构情况。在标准模型中考虑STATCOM模型,同样地分析系统的特征结构,发现在发电机机端并联STATCOM并采取电压控制时能够有效缓解次同步振荡现象。因此,提出了一种抑制次同步振荡的STATCOM控制策略,该策略采用双环控制。最后利用PSCAD/EMTDC软件在不安装和安装STATCOM 2种情况下对提出的控制策略分别进行时域仿真,验证了该控制策略的有效性。     

异步电机群的次同步振荡及其抑制措施

本文介绍了一种简易的次同步振荡抑制法,用一个由三个无源元件组成的二端网络并接在串补电容器上,这个旁路网络就可破坏产生次同步振荡的条件,但对正常运行时的串补效应没有影响。许多试验,特别是在浙江新丰地区实际电力系统中进行的试验,证实了这种简易措施的有效性。它能显著地阻尼振荡,比常用的阻尼电阻法有效得多,有功损耗只有阻尼电阻法的1/3或更小,对调压效果的影响也只有后者的1/5。     

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.     

电力系统次同步振荡抑制方法概述

介绍了次同步振荡研究的感应发电机效应、扭转相互作用、暂态力矩放大以及由其他电气装置引起次同步振荡的主要内容。阐述了次同步振荡的基本概念及产生的机理,并介绍了目前抑制次同步振荡的方法及发展现状,指出了需进一步研究的问题。     

贵广直流次同步振荡抑制原理

针对贵广一回直流在送端孤岛运行情况下可能出现的次同步振荡进行了介绍,并对贵广直流输电系统抑制次同步振荡措施的原理进行了简要的分析,对西门子SSR阻尼控制器的设计进行了介绍,通过在直流电流、功率控制控制回路中增加阻尼环节,以消除次同步振荡的实际效果进行了实域仿真.从运用最优阻尼信号的仿真效果可以看出利用频率或者发电机速度偏差对直流功率进行调制能有效抑制直流系统可能引起的次同步振荡问题.     

贵广直流次同步振荡抑制原理

针对贵广一回直流在送端孤岛运行情况下可能出现的次同步振荡进行了介绍,并对贵广直流输电系统抑制次同步振荡措施的原理进行了简要的分析,对西门子SSR阻尼控制器的设计进行了介绍,通过在直流电流、功率控制控制回路中增加阻尼环节,以消除次同步振荡的实际效果进行了实域仿真。从运用最优阻尼信号的仿真效果可以看出利用频率或者发电机速度偏差对直流功率进行调制能有效抑制直流系统可能引起的次同步振荡问题。     

无功补偿器抑制电力系统次同步振荡的研究

介绍了串补输电系统次同步振荡的产生机理和抑制电力系统次同步振荡的常用措施。分析了静止无功补偿器（SVC）抑制次同步振荡的基本原理,并进行了控制器的设计。基于次同步振荡研究的IEEE第一标准模型,利用电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD／EMTDC,对该模型分别在不安装SVC和安装SVC时进行了时域仿真,得出了SVC抑制次...     

FACTS装置抑制次同步振荡的研究综述

高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)换流器控制不当和固定串联电容补偿均可能引起次同步振荡,严重影响系统的安全稳定运行.灵活交流输电系统(Flexible AC Transmission Systems, FACTS)装置基于大功率电力电子技术,其快速灵活的控制为抑制次同步振荡(Subsynchronous Oscillation,SSO)提供了新的有效手段.首先阐述了次同步振荡的产生机理和抑制措施,然后介绍了几种典型的FACTS装置抑制次同步振荡的机理研究,最后介绍了控制器和辅助控制器的设计方法及控制器输入信号的选取问题.     

TCR型SVC抑制电力系统次同步振荡研究

针对目前由串补电容引起的次同步振荡问题日益严重的现象,文章拟利用TCR型SVC抑制次同步振荡。通过对次同步振荡与SVC的原理的研究,文章用MATLAB/SIMULINK建立了TCR型SVC仿真模型,并采用IEEE第一标准的模型来验证文章建立的模型的有效性。通过次同步振荡研究的时域仿真技术得出第一标准模型在安装SVC时,次同步振荡现象明显小于不安装SVC时。文章进一步对不同类型SVC在抑制次同步振荡的特点进行对比分析,对TCR型SVC进行优化,得出了改进后的SVC对次同步振荡抑制的效果会进一步提高的结论。     

并列机组轴系次同步振荡特性及采用SSDC抑制多机系统次同步振荡研究

为抑制多机系统次同步振荡,研究了整流站附近有多台机组并列运行时用于抑制机组次同步振荡的次同步阻尼控制器(subsynchronous damping controller,SSDC)设计方法。采用特征值分析法及时域仿真,分析了双机并列系统在共有自然频率处转速的相位关系,并在此基础上研究了SSDC输入信号中消去异模分量时多台机组次同步振荡的抑制效果。结果表明:不论同型机还是异型机,共有自然频率处都存在共模模式和异模模式,异模模式中发电机质量块振幅和模态转动惯量成反比。由于异模模式被激发,两机组转速相位关系具有不确定性;SSDC输入信号中消去异模分量时可以同时有效抑制多台机组的次同步振荡。     

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。     

基于动态模态分解的光伏电站次同步/超同步振荡分析

次同步振荡是光伏电站并网后可能出现的问题,已有研究对光伏电站次/超同步振荡机理和模态进行分析,目前研究多是在光伏电站参数已知的前提下进行次/超同步振荡研究。基于此,提出一种针对次同步振荡模态提取和光伏系统矩阵构建方法。基于光伏电站并网回路构建了光伏电站送出线等值阻抗模型,然后,提取光伏电站送出线路的电流,利用动态模态分解方法构建等值模型的等值压缩矩阵,用于判断光伏电站次/超同步振荡的稳定性。最后,基于仿真算例和实际算例数据分析,验证了本文方法在新能源次同步振荡分析中的有效性。     

专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略

针对并联接入系统的电压型逆变器提出一种专用于抑制次同步振荡的次同步电压调制策略。基于复转矩系数法推导了采用该方式抑制由串补引发的次同步谐振时提供的近似电气阻尼。分析结果表明,当接入点系统电压与电压型逆变器输出的次同步电压之间的相位差满足一定条件时,可使得逆变器提供正的电气阻尼。分析了影响此正的电气阻尼大小的相关因素。利用dq变换对电压型逆变器的控制器进行了设计,通过解耦控制,实现了抑制次同步振荡、维持逆变器直流侧电压的目的。测试信号法及时域仿真法的仿真结果表明,这种基于并联电压型逆变器的次同步电压调制策略