一种用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法

针对结构复杂的串补输电系统的外网采用何种方法等值及等值后系统保留多大规模这一问题,基于现有的对次同步谐振模式在电网中的传递特性的认识,提出了一种适用于次同步谐振研究的电力系统外网等值方法.根据短路等效阻抗及等值前系统平衡运行状态,确定外网等值参数,并结合次同步谐振研究结果的参数敏感性对等值参数进行适当处理.以系统频率阻抗作为评价指标确定外网合适的等值规模.该方法简单方便,易于实现,适用于结构复杂的串补输电系统的次同步谐振评估分析.通过南方电网的应用算例验证得出,采用该方法进行外网多点等值时等值参数的简化处理及等值规模的判定方法对次同步谐振研究结果的影响很小,从而说明了该方法的有效性.     

静止同步串联补偿器控制方式及特性研究

基于dq同步旋转坐标系建立静止同步串联补偿器(static synchronous series compensator,SSSC)的数学模型,采用电压外环电流内环的双环控制实现对SSSC的控制。基于IEEE次同步谐振第1标准测试系统,考虑仅由固定电容提供串补及其中部分由SSSC提供串补的2种补偿方案,利用测试信号法计算2种补偿方案下发电机组的次同步阻尼特性,并进一步分析SSSC在次同步频率范围内的阻抗特性。研究表明：次同步频率下串有SSSC支路的阻抗特性与串有等值电容支路的阻抗特性相似,但SSSC所呈现的容抗小于固定电容的容抗,且SSSC还呈现较大的电阻分量。因此,串有SSSC的系统次同步谐振点将偏移,且谐振点附近的负阻尼大大减小,这将有利于缓解次同步谐振(subsynch- ronous resonance,SSR)。     

TCSC次同步频率阻抗特性及其抑制SSR的参数设计

正确分析TCSC次同步频率阻抗特性是研究TCSC抑制次同步谐振（SSR）能力以及进行TCSC参数设计的重要基础。基于对TCSC次同步频率阻抗模型的研究,绘制了三维频率阻抗图,分析了TCSC次同步频率阻抗特性,特别提出了次同步谐振导通角的概念。基于内蒙古上都电厂串补输电线路模型,在满足工频基波阻抗调节特性的前提下,根据次同步频率阻抗特性研究了考虑TCSC自然抑制SSR时其主电路参数的设计原则。通过对上述系统各模态频率阻抗特性的综合分析,讨论了TCSC控制参数的选择方法。仿真结果证实了次同步频率阻抗特性分析结果的正确性。     

考虑位置因素的风电次同步谐振阻尼特性与风机台数关系机理研究

针对双馈风机接入串补系统引发的次同步谐振(Sub-synchronous resonance,SSR)问题,现有文献多研究单台风机经串补线路送出系统的次同步谐振特性,鲜有文献考虑系统次同步谐振特性与风机台数之间的关系。文章利用阻抗分析法,建立了风电-串补系统小信号阻抗模型,针对单一位置风场和不同位置风场,分别建立其风电-串补输电系统模型,利用阻抗稳定条件研究了2种情况下风电-串补系统次同步谐振阻尼特性与风机台数之间的关系。研究表明,对于单一位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与风机台数之间既有可能为单调关系,也有可能为非线性关系;对于不同位置风场,风电-串补系统的次同步谐振阻尼特性与远近端风场风机台数的关系并不一致,远端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐改善;近端风场风机台数增加,系统的次同步谐振阻尼特性逐渐恶化,并利用RT-LAB仿真验证了分析的正确性。     

直驱风电场和串补之间的次同步振荡风险

随着电网规模的持续扩大,串补长距离输电系统引发的次同步振荡现象频现。因此,如何探析串补输电系统失稳的深层原因是当前系统稳定性分析发展方向之一。本文基于开环模式谐振理论,提出了一种串补输电线路引发次同步振荡的开环模式谐振分析方法,文章首先建立了直驱风电场外接串补输电线路的小信号模型,并通过开环模式谐振分析方法研究了串补线路和直驱风电场之间的动态交互作用。结果表明串补主导的开环次同步振荡模式与风电场主导的开环次同步振荡模式在复平面靠近时,系统的闭环稳定性将会下降,并运用残差指标成功预测了开环模式谐振条件下闭环模式的位置,而改变风机参数或调整串补度可以规避动态交互的发生。本文通过算例系统验证了上述理论分析的正确性,证明直驱风电场通过串补输电线路进行输电时存在一定的失稳风险,能在一定程度上为串补输电系统的参数整定提供借鉴。     

一种综合频率扫描和复转矩系数的次同步谐振风险定量评估方法

针对串补输电系统的次同步谐振风险,提出了一种综合频率扫描和复转矩系数的定量评估方法。它首先利用阻抗–频率扫描获得串补输电网的简化等值模型及其参数;然后根据复转矩系数法推导出机组各扭振模式的阻尼显式表达式,兼顾了轴系机械阻尼和电气阻尼。实例研究表明:该方法与特征根分析法的结果一致,但它的原理简洁直观、计算量小,且为机网参数的显式函数,能对多模式SSR提供直接、精确和定量的阻尼结果,可应用于工程上多串补、多个电压等级复杂电网的SSR风险评估。     

串补电容引起的次同步谐振对距离保护的影响

基于实际系统参数搭建仿真模型,通过模拟仿真并观测保护测量阻抗的轨迹图,研究次同步谐振对距离保护的影响。研究表明,次同步谐振对距离保护Ⅰ段有影响,而对Ⅱ、Ⅲ段没有影响。串补线路上区外故障时,保护Ⅰ段可能误动作,而区内故障时保护不会拒动作。在非串补线路上,若保护安装点到故障点的线路上有串补电容存在,保护可能会误动。次同步谐振对距离保护Ⅰ段的影响与串补度、故障点、故障类型和串补电容安装位置都有关。对保护安装处的电压、电流进行频谱分析表明,保护误动作本质上是由于电气量中含有次同步分量,造成测量阻抗发生了偏移。     

双馈风电机组静止坐标系下阻抗建模及次同步谐振抑制策略

为清楚分析双馈风力串补系统次同步谐振发生机理,建立了双馈风电机组静止坐标系下的阻抗模型。首先,将双馈风电机组同步旋转坐标系下阻抗模型转换为复矢量形式,通过频率变换得到其在两相静止坐标系下的频域阻抗模型。基于阻抗模型所代表的物理意义,采用等效RLC串联电路,分析了控制器参数及电网参数对并网系统等效阻抗及谐振频率的影响。分别从增大次同步频段阻尼和降低系统发生次同步谐振频率的角度出发,在转子侧控制器中同时引入了附加阻尼和虚拟感抗控制,分析表明该方法能有效地抑制次同步谐振。最后,通过仿真验证了所建模型及理论分析的正确性。     

含SVC串补系统的次同步谐振实用阻尼算式

复转矩系数法作为一种经典的次同步谐振分析方法,将其归结为系统在固有扭振频附近出现负阻尼。但该方法建模和计算过于复杂,也无法直观给出阻尼来源。在复转矩系数法的基础上推导了含SVC串补系统的实用阻尼算式,将系统阻尼与次同步等效阻抗联系起来,保留了系统特性并简化了计算。通过与特征值和仿真结果的对比验证了该算式的有效性,并利用该算式分析了SVC容量和接入位置对次同步谐振频率的影响。该算式有助于简单快速地判断含SVC串补系统的次同步谐振危险,确定SVC容量和接入位置,并指导相应控制措施的研究。     

实际系统次同步谐振建模方法

传统次同步谐振建模方法不能确保所建立的模型分析结果能够满足工程实际的精度需求。文中分析了传统次同步谐振建模方法不精确的本质原因是等值阻抗频率特性不能反映原系统的阻抗频率特性。根据等值阻抗频率特性误差大小的分布规律,提出通过逐渐扩大建模区域,以次同步模态阻尼收敛为判据来建立实际系统次同步谐振模型的新方法。该方法以系统节点处等值产生的次同步谐振误差大小为原则确定每次建模模型的边界,最终获得合理的建模区域。应用修改的IEEE 39节点系统,研究了不同的建模规模对次同步谐振分析结果的影响,验证了建模方法的有效性。     

考虑励磁的DFIG静止坐标系输入阻抗的频域建模与时变特性研究

双馈风力串补输电系统的次同步谐振呈现频率时变特性,机理虽已有研究但尚需进一步阐释。双馈风机静止坐标系输入阻抗模型可物理意义明确地解释该现象,但已有模型并未考虑励磁。为此,利用小信号分析和谐波线性化法,在定子侧三相静止坐标系下,考虑励磁并计及扰动相序,采取逐层增加考虑因素的方法,该文建立考虑转子电流控制器和锁相环的双馈风机输入阻抗频域模型,给出阻抗的解析公式和等效电路拓扑,并解释锁相环作用的物理意义。从阻抗角度引入双馈风力串补输电系统的稳定判据,在分析输入阻抗及系统稳定性的影响因素后,研究并讨论双馈风机输入阻抗的时变特性,进而阐明双馈风力串补输电系统的次同步谐振频率时变的物理机制。PSCAD平台上搭建的双馈风力串补输电系统仿真验证了所建模型及衍生结论的正确性。     

伊敏-大庆500 kV输电系统次同步谐振分析--兼论发电机轴系共振频率

对伊敏电厂拟安装５００ＭＷ和６００ＭＷ汽轮发电机,并通过有串联补偿的长距离５００ＫＶ输电线发入系统后的过高串补度引发的次同步谐振,进行了分析研究。研究表明,在常规串补情况下,５００ＭＷ发电机较６５００ＭＷ发电机更易被激发轴系次同步谐振,所以在串联补偿度时,前者应成为考核重点,长距离输电系统易发生次同步谐振（ＳＳＲ）,但当受端的等值阻抗值与补偿线路的阻抗值相当时,可能发生ＳＳＲ的频率秋各有１个,伊敏     

HVDC换流器的阻抗频率特性

高压直流(HVDC)换流器阻抗频率特性的确定对避免系统发生谐振具有重要意义.文中提出了基于开关函数理论的HVDC换流器直流等值阻抗和交流等值阻抗计算方法.该方法计及了换流器换相过程的影响,计算换流器的直流等值阻抗时考虑了交流系统的影响,计算换流器交流等值阻抗时考虑了直流系统乃至对侧交流系统的影响.CIGRE first benchmark模型被用于验证该方法.PSCAD/EMTDC仿真和该方法计算得到的阻抗频率特性相吻合.仿真结果证明,直流系统对交流系统的谐振频率有着不可忽略的影响,这种谐振有可能导致直流输电系统的不稳定运行,而该方法可以准确、方便地计算出谐振频率.     

TCSC对抑制次同步谐振的机理分析

对具有可控串联电容补偿的电力系统,提出了一种直接计算可控串补对次同步频率 分量所反映出的等值阻抗的算法。基于该计算原理,对可控串补具有正等值电阻这一特性给 出了详细的机理解释。     

双馈风机?串补输电系统次同步谐振的附加阻尼控制

双馈风机-串补输电系统存在次同步谐振的风险。为解决该问题,首先通过对风电串补输电系统建模,推导了风电串补输电系统的传递函数。然后通过对传递函数的分析,提出了附加阻尼控制方法。附加阻尼控制信号跟踪次同步电流的变化,修正相应输出电压,使得在次同步频率下变流器呈现正电阻,从而有效抑制谐振发生。采用次同步电流附加阻尼控制避免了基于多重旋转坐标系分频同步方法。该策略不影响原有控制器特性,且同步频率下的阻尼可调,因此可以有效抑制次同步谐振。通过算例仿真分析证明了所提出附加阻尼控制的合理性和正确性,该方法具有计算简单、便于实现等优点。     

频率扫描法分析南方电网串补工程引起的次同步谐振可能性

针对南方电网串补工程引发的次同步谐振的可能性进行了分析研究.研究表明除百色串补工程外,平果和河池串补工程可以不考虑其对次同步谐振的影响,且百色串补中的马百线对待研机组的影响可以不予考虑.并用频率扫描法分别分析了百色串补线路在不同串补度下的谐振问题,说明了长距离输电系统在高串补度下容易引起次同步谐振.     

含串补的交直流输电系统次同步谐振抑制

以含串补的交直流混合输电系统为研究对象,通过在交流系统中采取有效措施削弱次同步谐振。首先用可控串联电容补偿器(thyristor-controlled series capacitor,TCSC)代替部分固定串补;然后进行TCSC主电路参数选择和基于相位补偿法的TCSC附加次同步阻尼控制器设计;最后用PSCAD/EMTDC软件进行仿真验证。结果表明,该策略可以提高系统阻尼,有效抑制系统的次同步谐振,改善系统的稳定性。     

基于模型参数辨识的串联补偿输电线路纵联保护原理

串联电容补偿设备的应用降低了超高压输电线路中差动保护的灵敏度,为解决此问题提出了一种基于模型参数辨识的纵联保护原理。以串补等值阻抗作为辨识参数,引入串补工频阻抗等值模型并结合线路分布参数模型,采用线路两侧电压和电流作为测量量构建了串补等值阻抗辨识方程。辨识阻抗在区外故障时等于串补等值阻抗,在区内故障时与串补等值阻抗有明显差异,基于此构成纵联保护判据。理论分析与仿真结果表明,该保护原理整定简单,可靠性高,受串补本体保护和系统运行方式的影响小,不受分布电容电流的影响。与传统差动保护相比,其保护灵敏度显著提高,可与差动保护配合构成完善的纵联保护方案。     

500kV串补系统次同步谐振问题的分析计算

本文应用EMTP程序分析了500kV串补输电系统的次同步谐振问题,计算了500MW汽轮发电机组的自振频率、振型和电网的频率阻抗特性,并有针对性地计算了系统各种运行状态下的机组轴系扭矩。计算结果表明,该系统在单机运行、补偿度为50％时将发生次同步谐振。     

基于外网等值模型的输电线路不平衡度计算方法

同塔双回、多回及未换位线路不断的增加,使得输电线路不平衡度越来越受到重视,为此从系统外网等值模型等方面就输电线路不平衡度计算的关键问题进行了研究。基于国内广泛使用的电力系统短路电流程序(power system department-short circuit current program,PSD-SCCP)提供的外网等值阻抗参数,建立了外网等值模型并给出求取等值参数的方法,由此得出更易理解且物理含义清晰的外网等值参数;根据以上等值模型,且输电线路采用精确的π型等值电路,计算输电线路不平衡度。通过与仿真结果的对比表明,所提出的不平衡度计算方法具有极高的准确性,且相关结论已在实际工程中应用。