高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制器的设计与实现

针对抑制由HVDC引起的次同步振荡问题,阐述了附加次同步振荡阻尼控制器(SSDC)抑制次同步振荡(SSO)的原理。对SSDC设计中的控制器结构、输入信号的选取、相位补偿和增益调整等方面进行了重点论述,分析了不同方案的优缺点。从工程应用的角度,提出了一种便于工程实现的SSDC设计方案。在此基础上,针对东北-华北联网的高岭背靠背换流站附近绥中发电机组的次同步振荡问题,设计了相应的SSDC。实时数字仿真(RTDS)和实际控制器的闭环试验验证了所设计的SSDC能有效地抑制SSO,并对HVDC的动态特性影响较小。     

直流输电次同步阻尼控制器的设计

次同步阻尼控制器(subsynchronous damping controller,SSDC)是解决由直流输电引起的次同步振荡(subsynchronous oscillations,SSO)的一种有效措施。在分析直流输电引发SSO机理的基础上,对抑制SSO的原理进行深度剖析,进而提出根据相位补偿原理设计SSDC的方法,该方法物理概念清晰,实现方便。将IEEE 次同步谐振标准测试系统和CIGRE直流输电标准测试系统相结合,构造了一个用于研究HVDC引发SSO的测试系统。对该测试系统的电气阻尼计算结果表明,在所设计SSDC的控制下,次同步频段内的电气阻尼大大增加,且在适当的比例系数下,电气阻尼均为正阻尼。时域仿真也验证了所设计的SSDC的有 效性。     

基于遗传算法的HVDC附加次同步阻尼控制器的设计

利用HVDC系统的快速响应能力,可以在不增加附加设备的条件下,有效抑制交直流联合输电系统中发生的次同步振荡。该文以特征值尽可能位于远离虚轴的左半平面为目标,提出应用遗传算法解决控制器参数优化中的极大小极值问题,以适应动态系统运行条件大范围的变化;与传统的基于极点配置的设计方法相比较,该文提出的方法具有设计简便,智能化程度高,控制器鲁棒性好的优点,将所提出的方法应用于一个典型的带串联电容补偿的AC／DC联合输电系统次同步阻尼控制器的设计,特征值法和时域仿真结果都表明所设计的HVDC附加次同步阻尼控制器能在较大范围内变化的负荷条件和补偿度下有效阻尼次同步振荡。     

基于Prony辨识的STATCOM附加次同步阻尼控制器设计

静止同步补偿器(STATCOM)具有强大的无功支撑和电压控制能力,利用其附加阻尼控制可以在稳定接入点电压的同时可抑制其接入引起的振荡以及系统中出现的次同步谐振(SSR)。通过对系统时域仿真数据的Prony辨识,得到STATCOM定电压控制系统参考电压到发电机转速偏差的等效传递函数;辨识出系统的振荡模态及其特征信息。在此基础上,采用状态反馈的极点配置技术设计了STATCOM附加次同步阻尼控制器(SSDC)。在IEEE次同步谐振第一标准测试系统上,利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,验证了Prony辨识方法用于STATCOM阻尼控制器设计的可行性和所设计的阻尼控制器的有效性。     

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。     

直流附加阻尼控制抑制电力系统次同步振荡

建立交直流电力系统从发电机转速到电气转矩的传递函数结构框图,分离出HVDC与发电机组产生扭振相互作用的负阻尼通道,解析地求解了SSDC需要补偿的由HVDC换流器组及其电流闭环控制共同引起的滞后相位,并给出了SSDC输入信号的次同步频率量的转换方法。针对国内某实际工程设计了宽通道的SSDC,并以时域仿真验证了所设计的SSDC控制策略的正确性和有效性。     

基于混沌优化算法的高压直流次同步阻尼控制器的设计

高压直流输电系统在一定条件下可能引发系统的次同步振荡。基于混沌优化算法可用于控制器参数寻优,且可避免陷入局部最优的特点,提出利用此算法设计附加次同步阻尼控制器。通过此算法,以阻尼比为目标函数,寻找出系统在不同运行方式下的控制器最优参数,从而达到抑制次同步振荡的作用。以南方电网贵广II号直流输电工程作为实例模型,分别利用PSCAD/EMTDC仿真程序和矩阵束算法验证此阻尼控制器的有效性。     

基于输出反馈控制理论的HVDC附加次同步阻尼控制器

通过在直流输电系统的整流站装设附加次同步阻尼控制器可以削弱交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。利用输出反馈线性最优控制理论设计附加次同步阻尼控制器,选取与控制器密切相关的反馈信号Δω5、ΔαR,求解有约束条件的Levine-Athans方程,得出附加控制器的输出反馈增量。特征值分析和时域仿真结果表明:所设计的附加次同步阻尼控制器在很宽的串联补偿条件下能有效地抑制交直流并联输电系统中发生的次同步振荡。     

改进的人工鱼群算法设计次同步阻尼控制器

为了抑制次同步振荡SSO(subsynchronous oscillation),提出了一种改进人工鱼群算法,并基于该算法利用美国电力研究院EPRI(electric power research institute)提出的抑制直流系统次同步振荡的基本原理,设计次同步阻尼控制器。将控制器参数视为自适应参数,以阻尼比为自适应函数,通过改进人工鱼群算法,计算出最优的控制器参数,达到抑制SSO的目的。以2012年四川电网向家坝-上海直流系统的送端交直流混合输电系统为例,验证了该阻尼控制器的有效性。     

基于H∞鲁棒控制理论的高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制设计

对含串联电容补偿的交直流并联输电系统,通过在整流站附加相应的控制信号可以削弱次同步振荡,以往在设计高压直流输电系统附加次同步振荡阻尼控制器时忽略了逆变侧对次同步振荡特性的影响。实际分析表明,逆变侧交流母线的强弱以及逆变站不同的控制方式对次同步振荡阻尼特性有显著影响。作者运用H∞鲁棒控制理论设计了高压直流输电系统次同步振荡阻尼控制器,把逆变侧交流短路阻抗变化、逆变站控制方式的改变以及系统运行条件变化所引起的系统模型幅频特性差异看作系统模型的不确定性,并把在可行变化范围内对应的不确定界用相对简单的频域函数描述,把设计次同步振荡阻尼控制器归结为求解H∞鲁棒控制理论的混合灵敏度问题。特征根分析与时域仿真计算表明所设计的阻尼控制器能在较大的运行条件变化范围内可有效地抑制次同步振荡。     

应用附加励磁阻尼控制抑制HVDC引起的次同步振荡

大型汽轮发电机组经交直流混合送出的系统中,当高压直流输电（HVDC）控制与机组之间相互作用较强时,可能引发机组轴系的次同步振荡（SSO）问题。对此,研究了附加励磁阻尼控制（SEDC）抑制HVDC-SSO的有效性。在PSCAD/EMTDC仿真平台构建了典型的交直流混合输电系统模型,研究了HVDC引起SSO的系统运行条件,进而设计了多模式SEDC控制器,分别在大/小扰动下分析了SEDC改善模式阻尼和暂态响应的效果。结果表明：SEDC能大幅提高机组轴系多个模式的阻尼,在大/小扰动下均能有效抑制SSO,避免出现SSO发散风险,保障机组和电网的安全稳定运行。SEDC可望成为解决HVDC-SSO问题的有效方法之一。     

兴安直流输电工程单极投运后次同步振荡问题及抑制措施

根据兴安（贵广二回）直流输电工程单极投运后南方电网的实际情况,采用机组作用系数法和时域仿真方法,分析了发生次同步振荡风险高的运行方式。针对如何采用阻尼控制器抑制次同步振荡的问题,重点分析了采用整流站就地控制策略的可行性,并提出工程实用的控制器设计方法。利用PSCAD/EMTDC仿真研究,验证了所设计的直流输电次同步振荡阻尼控制器的有效性。     

高压直流输电次同步振荡时域仿真分析与控制

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。高压直流输电由于其闭环控制的影响,也会使系统产生次同步振荡现象。因此研究高压直流次同步振荡及其抑制措施问题具有重要的意义。以CIGRE高压直流输电模型为基础,结合IEEE第一谐振模型,搭建高压直流输电系统,然后对其发电机电磁转矩、各轴段扭矩进行分析。最后通过相位补偿原理设计SSDC进行抑制次同步振荡。     

VSC-HVDC多通道附加阻尼控制抑制次同步振荡

提出在基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)中采用多通道变参数的次同步附加阻尼控制(SSDC)来抑制次同步振荡的方法.在PSCAD/EMTDC中搭建了并联VSC-HVDC的IEEE次同步谐振第一标准测试系统,通过测试信号法得到在不同工况下发电机电磁转矩对调制功率的相位滞后特性,据此选择合理参数设计多通道变参...     

基于特征值法的次同步阻尼守恒特性分析

运用特征值分析法,分别对含有串联补偿电容的交流系统和含有附加次同步阻尼控制器（supplemental subsynchronous damping controller, SSDC）的HVDC系统的次同步振荡（subsynchronous oscillation,sso）特性进行了研究。分析了在含有串联补偿电容的交流...     

贵广Ⅱ回直流次同步振荡抑制措施的录波数据分析

为了评估贵广Ⅱ回直流输电系统SSDC激活事件的正确性及系统的SSO风险,利用PSCAD/EMTDC软件对兴仁换流站故障录波数据进行分析,通过对SSDC子系统进行录波数据的回放仿真,复现出与实际事件记录基本吻合的SSDC激活事件。结果表明:这些激活事件是SSDC正常动作的结果;但在这些SSDC激活事件过程中所激发的SSO分量幅值不大,并且衰减很快,因此不存在危及系统安全运行的SSO风险。     

复杂多机系统次同步振荡的分析与抑制

对复杂多机系统与HVDC相互作用引起的次同步振荡进行分析与抑制研究。采用机组作用系数法对不同运行方式下可能发生次同步振荡的机组进行了筛选。依据UIF不变的原则将复杂多机系统简化为单机交直流系统,利用复转矩系数法分析了系统的阻尼特性。将根据单机系统设计的次同步振荡阻尼控制器用于抑制复杂多机系统的次同步振荡,时域仿真结果表明了所设计的次同步振荡阻尼控制器的有效性。     

多HVDC输电系统SSO抑制措施的协调控制研究

近年来,HVDC输电系统引起的次同步振荡（SSO）现象引起了众多专家学者的重视,附加次同步阻尼控制器（SSDC）是目前较为普遍的抑制措施.故以贵州电网多HVDC交直流混合输电系统为背景,对SSDC的协调控制问题进行了较为深入的探索.理论分析和大量仿真验证表明,SSDC和附加次同步励磁控制器（SEDC）提供的电气阻尼是解耦的,可以分别进行整定.而对配置在不同直流线路换流站处的多台SSDC进行整定时,协调控制是十分必要的.同时,随着通信技术的不断发展,取发电机组转速作为SSDC的输入信号会达到更理想的抑制效果.