基于射影定理分层控制的次同步阻尼控制器设计

火电机组经高压直流输电有可能引起轴系振荡,严重影响电力系统的稳定性,故为高压直流输电系统设计次同步阻尼控制器尤为重要。从系统状态方程的角度出发,基于系统状态方程,通过滤波器提取轴系各固有扭振模态,进而提出基于TLS-ESPRIT和射影定理设计直流附加次同步阻尼控制器,最终实现各个模态的分层控制。射影控制可保留系统的主导特征根,能够在保留系统实际信息的同时降低控制器的阶数。以某电网直流系统作为实例仿真模型,仿真结果表明,基于TLS-ESPRIT和射影定理分层控制的阻尼控制器可有效增大系统阻尼,实现次同步振荡的快速抑制,且控制器阶数较低,便于工程实现。     

含双馈机组转子侧附加控制的风电场次同步振荡抑制方法

针对含双馈机组风电场通过串联补偿外送功率时产生的次同步振荡(sub-synchronous oscillations,SSO)问题,建立了包含两质量块轴系、d-q解耦控制回路等的详细模型。采用测试信号法绘制分析阻尼曲线。该曲线显示,串联补偿的加入改变了电气阻尼特性。如果控制器参数不合理,较低串补度下也有发生振荡的风险;随着串补度的加大,电气谐振点的负阻尼越大,对应于转子侧的电气谐振频率越低。当轴系参数耦合时会发生轴系扭振。针对双馈机组转子变换器控制回路的特点,在转子侧注入次同步电流,以激发次同步电磁转矩阻尼振荡,设计附加功率控制的次同步阻尼控制器(sub-synchronous damping controller,SSDC)对次同步振荡予以抑制,并给出了控制器参数的整定方法。时域仿真结果表明:采用该SSDC方案,能够有效抑制串补引发的风电场SSO问题。     

风火捆绑经HVDC送电引起轴系扭振研究

风机轴系考虑为多质块模型时,风电场经高压直流输送电力有可能引起次同步轴系扭振。当风电与附近火电机组捆绑送电时,有助于提高风电系统稳定性。但当系统发生扰动时,风电机组和火电机组均将产生严重的轴系扭振现象。本文首先分析风机轴系扭振产生机理,然后基于整体最小二乘-旋转不变技术估计信号参数(TLS-ESPRIT)辨识出在风机轴系和汽轮机轴系固有扭振模态下的系统传递函数,进而基于射影定理针对每个扭振模态设计阻尼控制器以实现分层控制,最后将阻尼控制器输出信号叠加到直流输电整流侧定电流主控制器上,实现轴系扭振的抑制。建立风电场与火电机组捆绑送电模型并进行仿真,仿真结果表明,设计的分层控制器可有效提高轴系固有扭振模态的阻尼比,可使轴系模块间的扭振迅速衰减,有效提高了电力系统稳定性,控制器阶数较低,便于实际工程实现,且具有较高的鲁棒性。     

TCSC及其主动阻尼控制对次同步谐振的抑制

可控串联电容补偿(thyristor controlled series capacitor,TCSC)能够控制串联电容器与汽轮发电机轴系之间的能量交换,抑制系统中的次同步分量,从而避免发生次同步谐振的风险。对TCSC抑制次同步谐振(sub-synchronous resonance,SSR)的2种不同方法,即自然抑制和主动抑制,进行了分析和对比,设计了次同步阻尼控制器,研究了TCSC在不同触发角下及附加了阻尼控制器的主动抑制下对次同步谐振抑制的效果,通过PSCAD/EMTDC对这些方法进行时域仿真发现,2种方法均能有效抑制SSR,而主动抑制的效果更好一些。     

附加励磁阻尼控制器与励磁系统常规功能间的相互影响

附加励磁阻尼控制器(SEDC)是抑制次同步谐振的一种经济且有效的措施.SEDC是励磁系统的附加控制器.文中基于实用励磁系统详细模型,采用RTDS搭建了具有实际工程背景的串联补偿输电系统,对SEDC与励磁系统常规功能,如比例-积分-微分(PID)控制、各种限制、电力系统稳定器(PSS)、调差控制等的相互影响进行了大量的仿...     

光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振

高压交流串补有引发次同步谐振的风险,严重影响发电机组乃至整个电网的稳定运行。在光伏发电的基础上,研究通过光伏并网附加控制抑制交流串补引起的次同步谐振问题的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了交流串补引起的次同步谐振问题,很大程度提高了电网的稳定性与新能源并网效率。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以次同步IEEE第一标准模型作为仿真算例进行仿真验证,结果表明,相比STATCOM,通过在光伏电站并网附加阻尼控制器抑制次同步谐振的效果更好。     

基于附加比例谐振控制的风机次同步振荡抑制方法

针对风电机组接入串联电容补偿系统及弱交流系统所引发的次同步振荡问题,提出在风机控制器内附加比例谐振控制的振荡抑制方法。给出控制器的基本原理及分析模型;考虑不同风机类型及抑制方式,提出控制器的结构及参数设计原则;基于特征值法和时域仿真法,分析控制器的振荡抑制效果;考虑附加控制设备的容量限制及电网实际运行条件变化,分析该控制器的工程适应性。     

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。     

TCSC在抑制多机电力系统次同步振荡中的应用研究

在PSCAD/EMTDC平台构建同电厂和不同电厂两机系统模型,结合测试信号法和Prony算法,分析了系统发生次同步谐振的可能性及可控串联补偿(TCSC)抑制同型和不同型两机系统次同步振荡的效果。仿真结果表明,采取新的基准容量下,同型两机等值系统的电气阻尼为原单机时候的两倍左右;TCSC在抑制两机不同型系统同步谐振(SSR)问题时,需要分别为不同发电机设计附加次同步阻尼控制器,且位于不同电厂的两机轴系之间不存在明显的扭振相互作用。     

基于改进射影控制的柔性直流输电广域阻尼控制

针对包含柔性直流输电的交直流互联系统之间存在低频振荡,且一般的直流附加阻尼控制器阶数较高,影响了控制的实用性和有效性,文中提出将基于射影定理的降阶控制器设计方法应用于VSC-HVDC输电系统的阻尼控制器设计当中。首先通过TLS-ESPRIT算法辨识出系统的振荡特性和传递函数;再根据极点配置方法和Ackermann公式得到系统的状态反馈增益矩阵;最后通过改进射影控制定理,保留参考全状态闭环系统的主导特征值,输出低阶射影控制器。在PSCAD/EMTDC中的一个包含柔性直流输电的四机两区域模型中,对不同励磁增益参数下无附加控制器和有时滞射影控制器下的系统进行仿真分析。结果表明,所设计的射影控制器具有较好的阻尼特性和鲁棒性。     

基于电压源换流器的高压直流输电系统的阻尼特性与阻尼控制

利用复数力矩分析方法近似推导了基于电压源换流器高压直流输电(voltage source converter HVDC,VSC-HVDC)系统的电磁力矩,定性分析了VSC-HVDC的快速功率控制可能会导致系统出现电气阻尼变弱或负阻尼现象。在建立包括VSC-HVDC及控制器在内的AC/DC混合系统的动态数学模型的基础上,应用最优控制理论设计了最优阻尼控制器,交直流并联系统数值仿真结果表明该附加阻尼控制方法的有效性。     

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。     

双缓冲油缓冲器

文章着重介绍了双缓冲的设计方法及其在真空断路器中的缓冲器中的应用,并从结构、工作原理及实际使用效果等几方面讲述,证明了此设计的可行性。     

Comparison Between Single Shield with Damping Winding and Two-Shield Damping System for Superconducting Generators

ABSTRACT

This paper makes a comparison of damping performance between two types of damping/shielding systems for superconducting generators. The first of these, used in the HIT/DOE machine employs a discrete winding plus a shield. The second is the more traditional double shield system. The method of analysis used in the paper employs the Laplace Transform of the operational impedances.     

扩大有效阻尼区的改进型电容电流反馈有源阻尼策略

为了解决传统电容电流反馈有源阻尼(capacitor-current feedback active damping,CCFAD)控制策略有效阻尼区间不足的问题,提出了 一种基于负一阶低通滤波器(negative first-order low-pass filter,NFOLPF)的改进CCFAD策略.主要针对数字控...     

LCL并网滤波器的非线性阻尼控制

为提高LCL滤波并网变换器的控制性能,提出一种基于反馈线性化的LCL并网滤波电路级联非线性有源阻尼控制策略。该策略在三相LCL滤波并网变换器的仿射非线性模型基础上,采用级联的状态反馈线性化非线性控制方法,通过变换器网侧和桥臂侧有功电流、无功电流的全局线性化精确解耦控制,实现LCL滤波器的有源阻尼。所提非线性级联控制策略可消除LCL滤波电路的谐振尖峰,提升并网变换器的整机控制性能。仿真和实验验证了该控制策略的正确性和可行性。     

输电塔-调谐质量阻尼器减振系统的一体化设计

目前使用调谐质量阻尼器（tuned mass damper,TMD）对输电塔进行振动控制时,仅针对设计好的塔设计TMD,常忽略TMD对结构动力特性的影响。该文提出把输电塔和TMD视为一个系统,针对整个系统进行一体化设计。以系统传递函数的H_∞范数为优化目标,采用遗传算法对角钢截面进行优化。在计算H_∞范数时,用串联多质点模型模拟塔架结构以简化计算。为保证优化结果满足静力工况且不增加用钢量,引入惩罚函数来调整个体的适应度。最后以某输电塔为例进行优化计算,结果表明,一体化设计进一步降低了输电塔的地震响应,同时能保证结构满足静力工况且总质量不超过原设计的用钢量。该方法不需要求解时域响应,计算效率较高。     

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.     

配消弧线圈的阻尼电阻装置

介绍了配消弧线圈的阻尼电阻装置的工作原理和实现方法,以及解决了某供电公司一些电站消弧线圈无法投运的问题.     

利用TCR抑制发电机次同步谐振的仿真研究

为研究用晶闸管控制的电抗器(TCR)抑制次同步谐振(SSR)的原理及其控制,采用电气阻尼分析及时域仿真验证相结合的方法分析了TCR抑制SSR的基本原理,并在此基础上提出了TCR相应的控制器结构—比例型控制器。采用时域仿真实现的复转矩系数法—测试信号法,以IEEE次同步谐振第一测试系统为例,建立了SVC的真实时域仿真模型及比例型控制器模型,分析了在比例型控制器的控制下,TCR对发电机组次同步谐振阻尼特性的影响,同时考虑了TCR容量的变化对机组阻尼转矩系数的影响。最后通过时域仿真对所得结果进行的验证表明,采用比例型控制器的TCR可以大大提高谐振点附近电气阻尼,从而有效地缓解SSR。