可控串联补偿抑制次同步谐振的机理

通过对实际多机电力系统的数字仿真研究,发现了可控串联补偿（TCSC）能抑制次同步谐振（SSR）的发生。进一步研究表明,TCSC在次同步频率下可能呈现感性,从而破坏了产生SSR的条件。     

含有可控串联补偿电容的电力系统次同步谐振研究

根据采用复数力矩系数法分析同步振荡要求,在分析ＴＣＳＣ的物理特性的基础上,建立了可控串联补偿电容（ＴＣＳＣ）的数字模型,推导出适用于复数力矩系数不地的ＴＣＳＣ的复频域等效端地纳矩阵,在此基础上可方便地利用复频域扫描法分析ＴＣＳＣ对电力系统交仙步谐振的影响。对１个２机５节点系统用所提方法进行了次同步谐振分析,同时进行了全时域数字仿真数字仿真结果验证了所提方法的有效性。     

可控串联补偿抑制次同步谐振的研究

以IEEE第一标准模型为研究对象,采用时域仿真的方法分别比较了固定串补电容、可控串联补偿（TCSC）以及电容和电感相并联的TCSC阻抗等效模型对该系统发生次同步谐振的影响．结果表明TCSC能够抑制该系统发生次同步谐振。采用基于时域仿真的复转矩系数法^[2]分析了3种情况下发电机侧的等效电气阻尼特性,发现TCSC引起了电气阻尼的巨大变化,并对TCSC抑制次同步谐振的机理作了初步分析。     

TCSC抑制次同步谐振的机理研究及其参数设计

正确地分析TCSC频率阻抗特性是评价TCSC抑制SSR能力的基础。该文给出了考虑导通角变化的三维频率阻抗图,该图清晰地表明:当目标导通角小于临界导通角时,TCSC低频阻抗特性存在一个容性曲面,只有越过临界导通角后低频视在阻抗才表现为感性。基于IEEE第一基准模型的数字仿真分析验证了频率阻抗计算方法和结果的正确性,深入阐明了TCSC抑制SSR的物理机理以及要实现完全抑制SSR需满足的工作条件。在此基础上还讨论了TCSC主电路的参数设计原则,使得TCSC不仅能满足工频基波阻抗调节特性的要求,而且能最大限度地提高对SSR的抑制能力。     

混合串联补偿装置抑制次同步谐振的研究

分析了由静止同步串联补偿器(SSSC)与固定串联电容器(FSC)组成的混合串联补偿装置(HSC)的原理,研究了HSC安装位置和补偿容量配比对发电机电气阻尼特性的影响。结果表明,在不采用主动阻尼控制时,HSC自身能够缓解但不能从根本上解决次同步谐振(SSR)问题。提出了SSSC主动阻尼SSR的控制机理,即通过对SSSC的电压参考值(电抗参考值)进行次同步频率调制,控制其输出电压的幅值和相位使其在系统中产生大小和相位适当的模态互补频率电流,进而在发电机中产生对应模态的阻尼扭矩,实现主动阻尼SSR的目的。设计了主动阻尼控制器,提出了其参数整定方法。复转矩系数法和时域仿真法结果表明,采用主动阻尼控制后,HSC能够有效地抑制SSR。     

TCSC对电力系统次同步谐振的影响

以IEEE次同步谐振第1标准模型为研究对象,采用扫频和时域仿真相结合的复转矩系数法,从系统阻尼特性的角度分析了系统发生SSR的危险性,并用时域仿真法验证了该方法的正确性.在系统中加入TCSC,通过对电气阻尼特性的深入研究,发现在一定的条件下,TCSC使系统的电气谐振点发生了偏移,从而破坏系统发生SSR的条件;但是TCSC运行在较小导通角时,可能引起系统负阻尼频带加宽的现象,从而引起系统的次同步振荡,并通过时域仿真验证了该现象的危险性.讨论了TCSC的参数设计原则,使TCSC能够最大限度地提高对SSR的抑制能力.     

TCSC抑制次同步谐振的机理分析

基于对TCSC次同步频率等效阻抗特性的研究，分析了TCSC次同步频率等效电阻和等效电抗对抑制次同步谐振（SSR）的不同作用。发现系统中SSR的抑制主要取决于TCSC的次同步频率等效电抗特性，而TCSC的次同步频率等效电阻对SSR的抑制本质上是一个能量转换过程，它只能在一定程度上削弱SSR，不可能彻底消除SSR。     

可控串联电容次同步谐振现象的动态模拟研究

以东北电网拟建的５００ｋＶ伊敏－冯屯交流电系统所需可控串联电容装置（ＴＣＳＣ）为研究目标,建立了相应的动态模拟装置,并利用负序电流激振法测量动模发电机组的自然谐振频率,在此基础上激发现罕见的次同步谐振（ＳＳＲ）现象,文章对ＳＳＲ现象发生的机理作了详细讨论,提出了ＴＣＳＣ“激振频带”概念。最后对ＴＣＳＣ系统中次同步谐振发散后ＭＯＶ行为进行了讨论。     

TCSC阻抗特性及其导通角对次同步谐振的抑制分析

为了解决目前普遍应用的TCSC基波阻抗公式无法解释次频正电阻的问题,推导了TCSC基波阻抗的复数表达式,提出了TCSC导通角的选择依据。利用基波阻抗的复数形式,分析得到TCSC受导通角影响,基波电抗呈现出感性或容性特征,基波电阻会表现出负电阻和正电阻特性;次频电抗也会表现出感性或容性特征,次频电阻始终呈现正值。通过改变导通角使次频电抗呈感性能有效抑制SSR,使工频电阻为负值能够给次频正电阻提供能量;导通角的选择应同时满足工频下电抗呈容性、次频下呈感性以及工频下电阻为负值。算例分析表明,TCSC基于上述依据选择导通角能有效抑制系统的SSR,证明了导通角选择的合理性和基波阻抗表达式的正确性。     

串联谐振型短路限流器对次同步谐振影响的研究

介绍了串联谐振型短路限流器的结构、原理以及次同步谐振的机理。以广东电网2015年丰大、丰小、枯大3种运行方式的规划数据作为研究对象,采用状态空间分析法分析了在典型电厂电力送出线路上加装串联谐振型短路限流器对发电机组次同步谐振特性的影响,计算系统次同步频率范围内的特征值,并以此分析系统的稳定性。结果表明,串联谐振型短路限流器会引发系统次同步谐振,在工程应用中应重点关注该问题。     

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。     

抑制次同步谐振的可控串补线性最优控制器设计

首先基于单机无穷大系统的数学模型建立了包括可控串补的状态空间描述;然后根据线性最优控制理论,应用基于次时间最优控制的加权矩阵确定方法设计了单机无穷大系统的可控串补控制器。采用上述方法不仅可以准确、快速地设计出所需要的控制器,还可避免设计者的盲目试验。最后利用PSCAD/EMTDC仿真程序,通过对含可控串补的单机无穷大系统的暂态仿真验证了该方法的有效性。     

TCSC对发电机组次同步谐振阻尼特性影响研究

采用基于时域仿真实现的复转矩系数法—测试信号法研究了含有可控串补(TCSC)的电力系统中的次同步谐振(SSR)阻尼特性。采用 IEEE SSR第一标准测试系统模型,将其中部分固定串补电容改造为 TCSC。TCSC采用3种闭环控制方式如恒电流、恒功率及阻尼功率振荡控制。通过频率扫描计算出发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线,分别研究了开环控制和3 种不同闭环控制方式下 TCSC导通角对电气阻尼特性的影响。结果表明,不论在何种控制方式下,相对于固定电容串补,TCSC都能大大减小谐振点附近的电气负阻尼;TCSC的导通角对阻尼特性有很大影响,TCSC运行在较大导通角时可有效减小谐振点附近的电气负阻尼。     

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。     

TCSC次同步谐振阻尼控制器设计

输电线路采用串联电容补偿存在引起电力系统次同步谐振的危险,TCSC常用来解决这一问题。基于提升系统电气阻尼的思想,设计了TCSC附加阻尼控制器,该控制器针对分模态控制方法存在的不足进行了改进。基于IEEE SSR第一标准测试模型的分析表明改进后的控制器能将系统在几乎整个次同步频段内的电气阻尼提高为正,从而消除了该频段内的SSR危险。     

具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振（SSR）的分析

介绍一个专门研究具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振问题的仿真程序ＳＯＦＲＥＳＰ。该程序采用复转矩系数法，在这一方法的基础上引进了机网接口技术，使其在分析大型电力系统ＳＳＲ问题时，不仅概念清楚，而且无需对原网络作任何简化。本文将ＳＯＦＲＥＳＰ成功地应用于３３９个节点和４５台发电机（包括等值机）的大型电力系统中。     

可控串联补偿装置的研究现状

可控串联补偿装置具有阻尼线路功率振荡、提高电力系统暂态稳定性、抑制次同步谐振等多种功能。对TCSC装置的各种控制策略和研究成果进行分类归纳并分析相关问题。     

可控串补次同步频率等效阻抗特性的机理分析

利用小信号分析法,在可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)的工频电流源上叠加一个微小次同步频率分量的电流源,采用数值分析方法获得次同步频率电容电压的时域仿真曲线;在此基础上分析次同步频率电容电压在晶闸管导通前后的变化规律,推导TCSC次同步频率等效阻抗的解析表达式。结果表明通过解析法求得的次同步频率等效电抗与数值方法获得的特性曲线变化趋势基本吻合;根据对解析表达式的分析,研究晶闸管导通对次同步频率电压的调制作用随导通角增大的变化过程,从周期调制作用角度解释TCSC次同步频率等效阻抗特性形成的机理。     

基于MATLAB PSB串联电容补偿次同步谐振的仿真分析

讨论了电网结构改变时,具有串联电容补偿输电线路产生次同步谐振的问题。利用MATLAB（Matrix Laboratory）及其电力系统仿真软件PSB,对实际系统进行仿真研究,分析了串联电容补偿度、串联电容补偿安装位置及不同长度的输电线路采用串联电容补偿时与次同步谐振频率的关系。提出了防止串联电容补偿系统产生次同步谐振的对策。     

具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振

介绍一个专门研究具有串联补偿的大型电力系统中次同步谐振问题的仿真程序SOFR ESP。该程序采用复转矩系数法，在这一方法的基础上引进了机网接口技术，使其在分析 大型电力系统SSR问题时，不仅概念清楚，而且无需对原网络作任何简化。本文将SOF RESP成功地应用于339个节点和45台发电机(包括等值机)的大型电力系统 中。