抑制次同步机电共振用的几种滤波装置

次同步机电共振产生的原因主要在于感应发电机效应、机电扭矩之间的相互作用(自激扭振)以及作为上述两种作用叠加结果的暂态扭矩放大。因此,国外研制并用于抑制次同步机电共振(SSR)的各种措施,就其目的而言,均在于消除和预防可能产生并加剧SSR的上     

基于暂态扭矩辨识的汽轮机组快速扭振保护研究

汽轮机组与串补系统相互作用会引发暂态扭矩放大,冲击性扭矩在极短时间内就会对轴系造成严重的破坏。然而,常规扭振保护设备无法及时将机组解列,不能够保障轴系安全。该文提出一种汽轮机组快速扭振保护方法——即时暂态扭矩保护,该方法利用轴系转速辨识暂态扭矩,根据暂态扭矩判断轴系扭振风险,当轴系存在扭振风险时及时将机组解列。另外,基于疲劳损耗优化的定值整定原则确保了保护能够将所有运行工况下轴系产生的疲劳损耗控制在允许范围内。最后,基于RTDS的硬件在环试验验证了保护样机的性能和可靠性。结果表明:所提方法能够在汽轮机组轴系存在扭振风险时及时解列机组,从而避免暂态扭矩放大导致轴系产生严重疲劳损耗乃至一次性损毁。     

风力发电机组轴系扭振模式稳定性分析

针对带串联补偿装置的并网双馈风力发电机组轴系扭振模式的稳定性,搭建了风力发电机轴系的三质量块等效模型,用小扰动法分析了轴系不同质块间的扭振模式。基于矩阵束算法辨识串联补偿度对风电场发电机组轴系扭转模式稳定性的影响,分析表明在故障情况机组轴系可能发生暂态扭矩放大。在PSCAD/EMTDC中搭建了某实际风电场中风力机轴系和发电机电磁暂态模型以及电网其它部分模型。仿真结果表明:电网故障会引发轴时系扭振模式不稳定现象,同时验证了串联补偿影响轴系扭振模式的稳定性。     

350MW燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系扭振的仿真

针对东部电厂350 MW燃气-蒸汽联合循环发电机组建立了机网耦合扭振的仿真模型,对短路故障和调峰过程引起的暂态扭矩冲击作用进行了仿真计算。结果表明,在发电机近处发生三相对地短路故障时对轴系有比较严重的暂态扭矩冲击作用,低压汽轮机转子和发电机转子间的暂态扭矩最大,而在日常的调峰过程中,轴系扭矩变化平缓,没有暂态扭矩冲击作用。     

350MW燃气-蒸汽联合循环发电机组轴系扭振的仿真

针对东部电厂350 MW燃气-蒸汽联合循环发电机组建立了机网耦合扭振的仿真模型,对短路故障和调峰过程引起的暂态扭矩冲击作用进行了仿真计算。结果表明,在发电机近处发生三相对地短路故障时对轴系有比较严重的暂态扭矩冲击作用,低压汽轮机转子和发电机转子间的暂态扭矩最大,而在日常的调峰过程中,轴系扭矩变化平缓,没有暂态扭矩冲击作用。     

定桨恒频风电机组机网扭振的建模与机理

报告了风力机组机网扭振问题的研究现状,指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性。针对定桨恒频双速异步风力发电机,建立了研究风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一机电动态模型:利用有限元分析法对风机叶片进行了建模,将风力机机械部分(包括叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统)等效为柔性连接的三质量块模型,计算了机械旋转系统的固有频率;对电气部分(包括发电机定子和电网)在dq0坐标系下进行了建模。在电磁暂态仿真软件中了建立了仿真模型,通过在输电线路始端设置三相接地短路故障,激发了风力发电机的机网扭振现象。对扭振曲线进行频域分析,发现了扭振频率与计算得出的机械旋转系统固有频率相吻合,验证了模型的准确性。     

考虑故障切除时间的暂态扭矩放大风险评估方法

由于电力系统具有许多不确定因素,利用确定性方法无法准确对发电机轴系遭受暂态扭矩放大风险进行评估,文中提出了一种暂态扭矩放大的风险评估方法。该方法考虑了故障切除时间对暂态扭矩的影响,并引入概率配点法求解暂态扭矩的概率密度函数。同时定义了发生暂态扭矩放大的严重程度函数。在此基础上,文中定义了发电机轴系受损的研究区域,缩小了风险评估的范围,从而更加全面准确地得出发电机轴系遭受暂态扭矩放大的风险评估结果。最后,通过IEEE 16机68节点系统的算例说明了该评估策略的有效性和实用性。     

基于发电机扭矩的轴系快速疲劳损伤评价方法研究

通过大型汽轮机组的全尺寸模型模态分析结合轴系扭振基础分析,提出了一种基于发电机扭矩的轴系扭振疲劳损伤评估方法,并采用瞬态分析的方法进行了验证。该方法可绕开测速齿轮和扭振传感器,直接利用发电机端电磁转矩进行疲劳损伤评价,同时也可与基于汽轮机机头扭角数据的轴系扭振损伤评估方法相配合,提高电厂轴系扭振疲劳损伤评估的可靠性和准确性。     

风电次/超同步振荡激发汽轮机组轴系扭振风险的在线评估与预警技术

风火打捆系统中,风电机组与电网相互作用会引发次/超同步振荡,进而激发汽轮机组轴系扭振。为保障机组轴系安全,该文提出汽轮机组轴系扭振风险在线评估与预警技术。针对轴系参数已知和全部/部分参数未知的汽轮机组,分别提出基于理论分析和扰动激励辨识的扭矩在线估计方法。另外,所提预警技术利用扭矩估计值评估轴系扭振风险,基于轴系疲劳特性的预警定值确保系统能够在风电振荡造成轴系疲劳损耗前发出预警指令。最后,通过我国某实际电网的电磁暂态仿真验证所提扭振风险在线评估与预警技术的有效性。     

汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响

汽轮发电机是联系轴系机械系统与电力网络的中间环节,其数学模型的表现形式及参数精度对次同步扭振研究的可行性及结论有着直接的影响。通过对机电系统闭环特征值的计算分析,研究了汽轮发电机电气参数对次同步扭振阻尼的影响,指出应注意发电机次暂态电抗参数精度对次同步扭振阻尼有较大影响。     

固态限流器抑制轴系扭振的研究

电力系统故障会引起汽轮发电机组轴系的扭振,本文分析了在发生三相接地和单相接地故障情况下,固态限流器对提高发电机暂态稳定性和轴系扭振的影响.通过Matlab仿真计算电磁转矩、汽轮机轴系扭振和机端电压的变化,仿真结果表明固态限流器除了具有良好的限流功能外还能够提高电机暂态稳定性和抑制轴系扭振.     

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。     

多模式次同步谐振扰动清除时序对轴系扭矩放大的影响

针对多模式次同步谐振中暂态扭矩放大现象,将轴系扭矩视为轴系对冲击力的响应,建立了一个轴系扭矩与扰动清除时间关系的简化四自由度模型。对该模型运用模态分析法,推导得到了轴系扭矩与扰动清除时间关系的显式表达式。研究结果表明：扰动所激发的发电机轴系各自然振荡频率均以余弦形式参与轴系扭振,并且在其自振荡频率半周期的偶数倍时切除扰动,则可使轴系扭矩峰值取得较小值。运用PSCAD/EMTDC对上都串补系统进行仿真,验证了该结论的正确性。     

失速型风电机组机网扭振的模型与机理

指出了研究并网大型风力机组机网扭振问题的必要性,为研究风电机组的机网扭振问题,针对失速型异步风力发电机,建立了研究其风力发电机和电网之间扭振相互作用的统一动态模型.采用有限元方法分析了实际的叶片结构,将风力发电机叶片、低速轴、齿轮箱、高速轴、转子组成的旋转系统等效为三质量块-弹簧模型,同时建立了发电机定子和电网在d-q坐标系下的模型,实现了机网接口.仿真分析得到了风力发电机的旋转系统在电网三相故障激励下叶片的扭振曲线,其扭振频率与风机旋转系统的理论固有频率相同,且故障切除以后扭振现象并未衰减;为进一步研究抑制机网扭振的方法提供了理论基础.     

大型汽轮发电机组的扭振快速保护

串补电容可能引发次同步暂态扭矩放大,极端情况下在0.5 s内导致汽轮发电机组大轴损伤,常规扭应力保护来不及保护。提出一种快速保护方法,该方法将电流或有功功率的工频变化量越限作为启动判据,波动转速幅值越限作为动作判据。针对XM地区M电厂的机组,选取12个算例进行时域仿真分析,结果表明,波动转速幅值与扭振幅值有较好的一致性,近似成正比;在仿真的转速中叠加现场实测的转速噪声信号,对保护算法及保护逻辑进行验证,结果表明扭振较轻时保护不动作,扭振较重时保护快速动作,最恶劣工况下暂态扭矩放大导致的疲劳值可降低至15 %以下。需注意机组脱网之后仍存在扭振的影响,保护定值应有足够裕度。     

风力发电的次同步谐振问题

<正>在风力发电的过程中,发现一些电场出现次同步谐振现象(Subsynchronous Resonance,SSR),SSR分为感应发电机效应(IGE)、扭振互作用(TI)和暂态力矩放大(TA)等三种现象。早在20世纪30年代人们就发现发电机在容性负载或者经由串联电容补偿的线路接入系统时,会在一定条件下引发振荡频率低于系统额定频率的自激现象。1970年和1971年,美国亚利桑那州Mohave电站发生了两起因固     

大规模风电引发次同步振荡机理及分析方法综述

大规模风电通过串补交流输电模式并入电网可以提高输电能力,但同时可能带来次同步振荡问题,引起风机脱网或设备损坏。风电并网引发次同步振荡的产生机理主要有感应发电机效应、次同步控制相互作用和次同步轴系扭振作用,其中次同步控制相互作用是风电并网特有的现象,机理尚不明确,需要深入研究;对风电次同步振荡问题的研究可以通过频率扫描分析法、小信号分析法和电磁暂态分析法,三种方法均基于系统控制微分方程的时域模型,三种方法的相互配合可以提高运行速度,得到更精确的结果。由于对风电机组的次同步振荡研究较少及风电并网的复杂性,对此课题的研究有极大的挑战性与创新性。     

基于PSD程序的PSS参数优化设计、现场整定试验及仿真校核计算

电力系统稳定器(PSS)的参数整定正确与否关系到对低频振荡的抑制效果.提出了一整套关于发电机励磁系统PSS的参数优化设计、现场整定试验和仿真校核计算的方法.该方法基于电力系统分析软件PSD的BPA潮流和暂态稳定及SSAP小干扰稳定程序.采用实际电网和各设备详细模型,特别是准确的励磁系统模型,通过频域和时域分析法,并结合低频带相位补偿法设计并优化配置PSS参数;再通过PSS现场整定试验,即无补偿、有补偿频率响应特性及抗扰动试验再次优化并确定参数;最后采用典型方式下的潮流稳定数据进行建模和仿真校核计算.以600 MW机组为例,证明该方法对系统振荡模式分析和PSS设计的准确性和有效性.     

发电机组扭振相互作用的研究

发电机组间扭振相互作用的存在性是多机组系统能否进行简化的前提条件,但一些相关的结论一直未给出理论依据,而机组间扭振相互作用的现场测试也难以实现。该文提出描述机组间扭振相互作用强度的扭振相互作用系数(T IF),作为评估机组间扭振相互作用是否存在的一个指标。采用时域仿真对相同机组、相似机组以及不同机组在各种情况下的扭振相互作用进行研究,并考察了系统强度、发电机输出功率以及机组阻尼等参数对机组间扭振相互作用的影响。结果表明,发电机组之间的扭振相互作用随机组自然扭振频率偏差的增大而锐减;对于不同发电厂中的发电机组,不管其机械轴系参数是否相同,相互之间不存在明显的扭振相互作用。而对于同一电厂中的发电机组,机组相互之间存在着很强的扭振相互作用。     

电网对称故障下双馈风电机组的载荷优化控制

电网电压骤降引起发电机电磁转矩的暂态波动,这会引起传动链上显著的暂态冲击,降低了传动系统特别是齿轮箱的使用寿命。文中通过FAST和MATLAB/Simulink联合仿真,建立了5MW双馈风电机组机械和电气暂态模型,分析了电网对称故障对传动链扭转载荷的影响。提出了一种基于线性二次型调节器(LQR)的转矩阻尼控制器,来降低故障恢复期间的载荷。仿真结果表明,提出的方法有效地抑制了传动链的扭振。