基于模式阻尼法的风火打捆系统次同步扭振分析

针对风电机组风火打捆系统的次同步振荡问题,以双馈风电场接入火电机组串补系统为研究对象,在双馈风电场不引发次同步振荡的情况下,基于模式阻尼法定量分析不同控制参数、运行工况、并网机组数量的双馈风电场接入前后火电机组轴系扭振作用。研究结果显示双馈风电场的接入使得火电机组各轴系扭振模式的衰减系数均减小,有利于缓解火电机组的轴系扭振。构建EMTDC/PSCAD仿真算例系统,检验了理论分析结果的确切性。     

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.     

基于可观测与可控度的直流输电次同步振荡阻尼控制研究

汽轮发电机组轴系在次同步频率范围内往往存在多个扭振模态。目前对高压直流输电引起的多模态次同步振荡尚缺乏行之有效的抑制策略,系统中多次出现应用次同步振荡阻尼控制器后轴系依然存在明显振荡的现象。应用状态空间法对轴系机械系统进行分析,建立了次同步振荡模态的可观测度与可控度的概念。在设计次同步振荡阻尼控制器时,基于次同步振荡的可控与可观测度进行参数优化。PSCAD/EMTDC的时域仿真结果表明,传统的次同步振荡阻尼控制器对于可观测与可控度较低的振荡模态抑制效果较差,而所提出的基于可观测与可控度的次同步振荡阻尼控制     

双馈风电场抑制系统次同步振荡分析及控制策略

为挖掘大容量风电场参与系统次同步振荡的抑制能力,提出双馈风电场抑制系统次同步振荡的机理研究及其附加阻尼控制策略对比分析。首先,建立汽轮发电机轴系多质量块的数学模型,引入风场输出功率与汽轮发电机转速之间的传递函数,推导了双馈风电场有功功率和无功功率调节对系统阻尼系数的表达式,并分析提供正阻尼的范围。其次,基于汽轮发电机转速信号以及系统正阻尼条件,对比例积分微分相位补偿控制环节及其参数进行优化,分别研究基于双馈风电场有功功率或无功功率环的附加阻尼优化控制策略。最后,以含双馈风电场的IEEE第一标准测试系统为例,对基于有功功率和无功功率附加阻尼优化控制策略的次同步振荡效果进行比较。理论分析和时域仿真结果表明,推导的基于风电场有功功率和无功功率的阻尼系数表达式可有效分析双馈风电场对系统次同步振荡的作用机理,且基于风电场的有功功率或无功功率附加阻尼优化控制策略都能在全次同步频段内提供有效正阻尼。     

风火打捆系统次同步模式相互作用特性

风电和与其打捆的火电机组的模式相互作用存在诱发次同步振荡的风险。研究了风火打捆系统的模式准强相互作用的规律：随着参数的改变,直驱风机(permanent magnetic synchronous generator, PMSG)锁相环(phase-locked loop, PLL)模式靠近火电轴系模式并发生模式准强相互作用,两个模式的运动方向发生改变,其中的弱阻尼模式穿越虚轴快速变为负阻尼模式,引发次同步振荡,模式相互远离后系统振荡消失。研究表明,火电厂汽轮发电机轴系模式和PLL模式都可能穿越虚轴导致次同步振荡,而系统主要振荡的部分由负阻尼的模式决定。增强发生耦合的模式的阻尼有利于抑制相互作用,增大并网风机数量与线路阻抗都会加剧系统次同步振荡风险和振荡程度。最后基于PSCAD/EMTDC搭建风火打捆系统模型验证了理论分析的正确性,并提出应对措施避免振荡的发生。     

无功发生源抑制次同步振荡的机理分析

详细地分析了无功发生源抑制电力系统次同步振荡(SSO)的机理,给出了系统附加电气阻尼的数学表达式和系统的影响因素.并建立了汽轮发电机组转子的集中多质量块弹性轴系的数学模型及轴系解耦运动方程式,以此为基础利用复转矩系数法解析地求解了与系统连接的快速控制无功发生源能有效地提高发电机组的次同步振荡的电气阻尼.最后,应用实时数...     

应用于高压直流换流站近区机组的次同步振荡阻尼控制器研究

在交直流混联系统中,高压直流输电系统可能引发送端交流系统发生次同步振荡现象,造成换流站近区机组的轴系扭振,使得发电机组大轴及周围设备损坏,同时对升压变压器一次侧造成冲击。针对该问题,文中首先分析了高压直流换流站近区机组次同步振荡的产生机理,然后提出了一种基于附加次同步振荡阻尼控制器的抑制方法。最后在PSCAD电磁暂态仿真环境下计算表明,附加次同步振荡阻尼控制器能够快速响应次同步振荡扰动,抑制次同步振荡幅值,平抑次同步振荡引起的过电压和过电流,避免其对机组轴系和升压变压器一次侧的冲击。     

汽轮发电机参数对电力系统阻尼的影响

基于小信号分析理论,构建了用于电力系统次同步振荡和低频振荡分析的统一系统线性化模型,并进行了适当简化,主要包含轴系、汽轮机及其调速系统、发电机及其励磁系统和输电线路模型,并采用复转矩系数法对机械阻尼和电气阻尼特性进行了分析。不同参数配置对系统阻尼的影响不同,重点考虑了调速系统参数(油动机行程反馈时间常数T_2、调速器转速前馈系数K_2、汽轮机高压容积时间常数T_(cs)及再热器蒸汽容积时间常数T_(rhs))和电气参数对系统阻尼的影响。结果表明:调速系统参数对系统阻尼的影响主要集中在低频段内,并会提供较大的负阻尼;而电气参数对系统阻尼的影响则主要在次同步频段内。研究结果可为电力系统低频振荡和次同步振荡的抑制提供依据。     

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。     

双馈风电场并网对汽轮发电机次同步振荡的影响

考虑在风火打捆输电方式中大容量风电场并网可能会加剧汽轮发电机轴系扭振的风险,提出双馈风电场并网对汽轮发电机次同步振荡影响的研究。首先建立含风电场系统的小信号稳定分析数学模型,基于模态分析法研究风电场并网前后系统次同步振荡模式的变化,并利用数字仿真平台建立时域仿真,对模态分析结果进行验证。其次,借鉴参数灵敏度概念,研究系统次同步振荡阻尼比对风电场参数的灵敏度。最后,针对风电场在不同风速和不同无功功率的情况下,研究含风电场的电力系统次同步振荡模式的变化规律。结果表明,在保持外部条件一定情况下,双馈风电场并网会降低系统次同步振荡阻尼,且风电场有功功率和无功功率参数对其次同步振荡阻尼影响明显。     

变压器式可控电抗器的谐波分析和功率级数计算

阐述了变压器式可控并联电抗器CSRT(Controllable Shunt Reactor of Transformer Type)的基本工作原理，指出CSRT本质上是工作于分级短路状态的多绕组变压器，具有功率连续平滑可调、谐波电流小和响应速度快的优点。文章定义了容量递增系数，当CSRT的额定容量已知时，级间容量递增系数决定了各级容量，是分析CSRT的一个重要概念。在考虑了绕组之间耦合的情况下，应用傅立叶级数分解方法对工作绕组电流的谐波含量进行了分析，推导了谐波因数的计算公式。这些公式揭示了谐波因数与容量递增系数和晶闸管触发角之间的定量关系，由此可得到满足电网谐波要求的功率控制级数和各级容量的计算公式，为CSRT的分析、设计打下了基础。     

储能逆变器并网次同步谐振机理分析与抑制方法

主感性网络下逆变器并网极易出现振荡问题。文中首先推导出了计及跨时间尺度交互作用的改进电磁模型,揭示了输出阻抗与线路阻抗的相互作用导致系统的功率环特性发生改变,甚至引发次同步谐振。基于此,提出了输出功率比例微分反馈策略,比例反馈利用系统高频衰减特性降低谐振增益,微分反馈削减谐振峰值,增益补偿用以维持系统带宽,并给出了各反馈系数的具体设计方法。输出功率比例微分反馈策略可在保持系统低频特性的同时,有效抑制次同步谐振,提高系统稳定性。最后,通过实验验证了改进电磁模型的正确性和输出功率比例微分反馈策略的有效性。     

首条采用超低损耗光纤的超低衰减OPGW

探讨了首次制作成功的超低衰减OPGW。这种OPGW采用常规设计的全铝包铜线双钢管结构,在其中一根钢管光单元中置入24根SMF-28ULL超低损耗光纤（以下简称ULL光纤）,另一根钢管光单元中置入12根ULL光纤和12根优选的SMF一28e＋标准G．652D单模光纤。相关试验结果和分析表明ULL光纤可以用于制作超低衰减OPGW,在常用的通信和分布式拉曼放大波段上,ULL光纤比常规G．652光纤具有更低的衰减．应能成为超长站距通信站间的理想传输媒质。     

概率学的AGC先验定价和后验考核新方法

提出了一种在电力市场环境下自动发电控制（AGC）辅助服务的“概率学先验定价”和“统计学后验考核”的新方法，文中首先发展了概率学实用当量定价方法，该方法利用随机生产模拟技术和当量电价原理，事先评估出AGC的容量价值和为了提供AGC服务预留AGC容量而产生的机会损失成本，由此两项成本构成了AGC服务的先验价值和价格，进一步，利用实时记录，提出了一种基于统计学的后验考核和结算方法，即计算发电机组收到的AGC指令和实际执行的机组有功出力之间的“相关系数”，依此建立了基于概率学的AGC跟踪能力和服务质量的后验考核指标和结算方法，与此相应，还建议建立市场上有效的“AGC保证金制度”，最后，给出了以我国某电力系统数据为背景的算例，算例表明，该方法能很好地体现AGC平衡负荷随机波动的本质，也能很好地发挥当量电价方法的长处，再辅以市场上有效的AGC保证金制度，可成为一个很好的AGC定价和考核的新方法和新体制。     

水电机组稳定余量域及超低频振荡衰减研究

近年来,由水电机组引发的电力系统超低频振荡问题频发,研究水电站超低频振荡特性对电力系统的稳定运行十分关键,对工程实际中如何保证系统稳定裕度及振荡衰减特性作出定量分析值得作更深入的研究。为此,本文基于稳定余量的概念,建立了水力机组调节的数学模型,采用理论分析与数值模拟对比,探讨了不同余量域下水电机组超低频振荡的衰减特性,揭示了系统参数与振荡衰减系数之间的关系,并给出了简要的工程应用示例。结果表明：稳定余量可以代表系统时域响应的衰减度,为指数函数形式的响应包络线的幂系数,也是系统响应频率、阻尼比的乘积;当系统参数发生改变时,通过对余量域变化的理论推导可得到机组超低频振荡的衰减特性。     

变电站环境噪声三维空间衰减模型及算法研究

为了准确计算变电站噪声对周边环境影响的大小,通过对噪声衰减理论和变电站环境特点的分析,建立了变电站仿真数学模型,并基于该模型提出了变电站三维空间噪声预测算法。噪声衰减计算中,最复杂的是求解几何衰减中菲涅耳数,而求解菲涅耳数的关键是求解绕射声的声程差,利用凸包算法求解变电站内多声源、多障碍等复杂场景的声程差问题。仿真计算结果与实测结果对比显示,该模型和算法能够准确预测变电站周边三维空间中任意位置的噪声大小,为开展变电站环境噪声预评价、新建变电站规划设计中噪声控制优化以及运行变电站噪声的工程治理方案优化等提供技术支持和理论依据。     

光子运动的蒙特卡罗方法用于LED灯具设计

采用了蒙特卡罗追迹LED灯光子运动,首先构造LED灯光源模型,确定光子运动方向,在光源点至LED灯曲面点之间计算光子频率衰减性,接着分析光子与封装曲面发生弹性散射相函数,材料线性吸收系数,双光子间吸收系数,三光子间吸收系数对光子碰撞的影响,在光子新运动方向确定后对其权重更新,同时大量的光子采用线性同余法产生,最后蒙特卡罗统计光子运动的误差。仿真实验给出了各种光子运动模拟结果,直观地反映了光子特性,为进一步研究复杂的LED灯提供了理论依据。     

基于超声波衰减效应的悬移质粒径分布反演

粒径分布是两相流的一项重要参数,为了实现其准确快速的测量,本文提出了一种超声波衰减效应与人工蜂群反演算法相结合的粒径分布测量方法。设计了基于聚焦式超声波传感器的悬移质参数测量系统,用于获得超声衰减信号并得到有效的实验衰减系数。根据理论声衰减模型求得理论衰减系数,构造理论衰减系数与实验衰减系数的误差函数作为目标函数。引入人工蜂群算法,优化目标函数,通过反演获得最优粒径分布。实验分别对三种不同分布的悬移质样本进行测量并采用筛分法作为对照实验,进行误差因素分析。结果表明,在实验范围内,该方法有较高的可行性与准确性,可为自由水体中悬移质粒径分布的测量提供一条新的思路。     

磁环抑制GIS中特快速暂态过电压的模拟试验和仿真

封闭式组合电器（GIS）中隔离开关操作空载短母线时产生的特快速暂态过电压（VFTO）有可能在GIS及其相连设备引起故障，已有的VFTO抑制方法存在种种不足，文中提出采用磁环抑制GIS中的VFTO。模拟试验证明磁环可以有效抑制VFTO。考虑磁环的饱和、滞回、损耗特性，应用Jiles—Atherton模型对磁环仿真，模拟试验电路的仿真结果和试验结果基本符合，验证了模型的正确性。对磁环磁化过程的分析表明，磁环在动态磁化过程中储存和消耗了行波能量，从而降低了VFTO的幅值、加速了VFTO的哀减、降低了VFTO的陡度。应用这一模型计算了大亚湾电站GIS系统中加入磁环前后的VFTO，结果表明磁环对VFTO有明显抑制作用。     

基于小波神经网络的火电单元机组负荷系统建模仿真研究

火电单元机组是一种复杂的多变量对象，常规方法难以建立它的非线性数学模型。该文利用一种多输入多输出的连续小波神经网络对单元机组负荷数学模型建模问题进行了研究。网络隐层采用框架小波函数，输出层采用线性函数，采用BP算法对网络进行训练，并利用自适应的学习速率和动量参数加快网络训练的收敛速度。网络的训练结果和测试结果均表明，小波网络输出值与实际模型输出值之间的误差在允许范围内，小波神经网络可以较好地逼近单元机组负荷数学模型。