可控串联补偿装置对次同步谐振的影响研究

次同步振荡数据分析方法及应用在电力系统中，有很多情况会发生次同步振荡，我们如何对其进行有效分析是研究次同步振荡问题的关键。

1.理论基础：对于次同步振荡的问题，我们在研究这个问题的时候应该首先了解次同步振荡的常见基本类型和分析方法。

1.1常见的基本类型：第 1 类形态源于旋转电机的轴系扭振，中旋转电机包括大型汽轮机组、水轮机组、1-3 型风电机组和大型电动机；系统中的串联电容、高速控制装备/器(包括SVC、LCC-HVDC、VSC-HVDC、PSS/电液调速)以及进行投切操作的开关等对机械扭振做出反应，能导致机组在对应扭振模式上的阻尼转矩减弱乃至变负，成振荡的持续乃至放大。

第2 类形态源于电网中电感(L)-电容(C)构成的电气振荡，交流串补电网、各种滤波电路以及并联补偿都存在构成L-C 振荡的电路元件，从电网来看，于网络元件具正电阻特性，会导致该L-C振荡的持续或发散，旋转电机(包括同步/异步发电/电动机)或者电力电子变流器在特定工况下可能对该振荡模式呈现“感应发电机/负电阻”效应，负电阻超过电网总正电阻时，可能导致L-C 振荡发散；当然，机或变流器也会改变等值电感/电容参数，而在一定程度上改变振荡频率。

第 3 类形态则源于电力电子变流器之间或其与交流电网相互作用产生的机网耦合振荡，第1、2类形态不同，这一形态往往难以从机组或电网侧找到初始的固有振荡模态，果基于阻抗模型来解释，也可以看作是多变流器与电网构成的“虚拟阻抗”在特定频率上出现串联型(阻抗虚部、实部或并联型(阻抗无穷大)谐振的现象。

1.2次同步振荡分析的基本分析方法：1.2.1筛选法包括机组作用系数分析法；阻抗扫描分析法，主要用于定性分析与筛选，从众多发电机中筛选出存在次同步振荡风险的机组及运行工况，其计算方法简单，速度快，所需要的基础数据较少，不需要发电机组轴系等详细参数，但是分析结果误差较大。

1）机组作用系数分析法：2i i 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=TOT HVDCi SC SC S S UIF其中i UIF 为第i 台发电机与直流输电之间的作用系数；HVDC S 为直流输电系统的额定容量（MW ）；i S 为第i 台发电机组的额定容量（MVA ）；i SC 为直流输电整流站交流母线上的三相短路容量，计算该短路容量时不包括第i 台发电机组的贡献，同时不包括交流滤波器的作用；TOT SC 为直流输电整流站交流母线上包括第i 台发电机组贡献的三相短路容量，计算该短路容量时不包括交流滤波器的作用。

新能源电力系统次同步振荡问题研究摘要新能源电力系统次同步振荡属于系统稳定性问题，在许多大规模新能源系统中都检测到次同步振荡现象。

本文首先对新能源电力系统次同步振荡的相关研究成果进行介绍，包括次同步振荡类型和次同步振荡特点等。

在此基础上，探讨新能源电力系统次同步振荡问题及解决措施，包括次同步振荡成因分析、次同步振荡影响评估和次同步振荡抑制技术。

关键词新能源；电力系统；次同步振荡前言随着电力技术的快速发展，智能电网和能源互联网建设不断向前推进，电力系统结构更加复杂，具有多源和多变换特点。

在此情况下，也带来了一些新的次同步振荡问题。

在大规模新能源系统中，由于电力电子装置交互性复杂，多个装置之间的相互作用可能引发次同步振荡，对系统稳定性造成影响。

目前该问题的研究已经收到广泛关注，一些学者总结了新能源电力系统的次同步振荡类型和特点，可以作为次同步振荡问题的研究起点。

1 新能源电力系统次同步振荡相关研究1.1 次同步振荡类型在大规模能源系统中，串补技术和高压直流输电技术仍然是目前主要的技术手段，原有的次同步振荡问题固然存在，再加上新能源并网容量的增加，使次同步振荡问题表现出了新的特性。

新能源电力系统次同步振荡问题具体可分为以下几种类型：①次同步振荡，指电力系统的运行平衡点受扰动后，出现异常电磁和机械振荡的现象，发电机组联合系统低于工频自然振荡频率进行能量交换；②次同步谐振，指发电机组和电容补偿输电系统的耦合弱阻尼、零阻尼、负阻尼增幅振荡现象，具体包括次同步扭振、感应发电机效应、暂态力矩放大等；③装置次同步振荡问题，由发电机轴系和电网元件相互作用导致的振荡现象；④并网次同步振荡问题，在新能源并网过程中出现的次同步振荡，主要与变流器控制、线路串补电容等有关[1]。

1.2 次同步振荡特点从新能源电力系统的运行情况来看，次同步振荡问题主要具备以下几方面特点：①次同步现象发生频繁，由于我国能源分布特点与负荷需求不配套，大规模远距离送电成必然趋势，在远距离送电过程中，发生次同步振荡概率也明显增加；②新能源并网的次同步振荡问题较为突出，具有随机时变和频率范围宽等特点，目前新能源网架结构仍较为薄弱，容易引发次同步振荡现象；③次同步振荡问题具有较高的复杂性，交直流混合输电与电网互联导致电气阻尼特性越来越复杂，如果换流设备的接入不合理，容易出现次同步振荡；④出现次同步振荡问题时，通常影响范围较大，具有较高的危害性，特别是在电网规模扩大和电压等级升高的情况下，发生次同步振荡问题会对整个电网的运行稳定性产生影响[2]。

基于MATLAB PSB串联电容补偿次同步谐振的仿真分析李斌;许亚凡;张家安;张晓春
【期刊名称】《华中电力》
【年(卷),期】2001(000)003
【摘要】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。

【总页数】3页(P25-27)
【作者】李斌;许亚凡;张家安;张晓春
【作者单位】武汉电力学校;华中科技大学,;华中科技大学,;华中科技大学,
【正文语种】中文
【中图分类】TM721.4;TM769
【相关文献】
1.基于Matlab/PSB的电路仿真分析 [J], 金维香;张颖
2.基于阻抗依频特性的串补次同步谐振仿真分析 [J], 王成勇;石杨鹏
3.Matlab/PSB在电路仿真分析中的应用 [J], 黄祖洪
4.基于阻抗依频特性的串补次同步谐振仿真分析 [J], 王成勇;石杨鹏;
5.基于MATLAB的汽轮发电机组次同步谐振数字仿真 [J], 王彦美;张爱兰
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泰开SVG次同步振荡分析与抑制方案一、概述1、基本概念交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路的输送能力，控制并行线路之间功率分增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的做法。

但如果电器谐振频率和发电机轴系的自然扭振频率之间成互补关系（或近似互补），此时处于平衡状态下的系统受到扰动后，电气网络与汽轮发电机组之间就可能以系统的一个或数个低于同步频率的频率进行大量的功率交换，此类现象称为次同步谐振SSR。

而由直流输电引起的汽轮发电机组的轴系扭振，与由串联电容补偿引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上是不一样的，因为直流输电系统并不存在谐振回路，故不再称为次同步谐振，而称作次同步振荡，从而使其意义更加广泛。

2、危害随着电力系统的不断扩大，超高压，远距离输电线路和大容量发电机组的投入运行及为了提高电力系统稳定性和输电能力而采取的线路串联电容补偿和直流输电等措施，除了伴随而来的巨大经济效益外，也给电力系统的安全稳定运行带来了新的问题，电力系统次同步振荡就是其问题之一。

具体来说，次同步振荡是一种电气-机械共振现象，严重时会将发电机轴扭断，即使谐振较低，也会减小轴的机械寿命。

因此，对于此同步振荡问题，主要关心的是由扭转应力而造成的轴系损坏，轴系损坏可由长时间的低幅扭振引起的疲劳累积造成，也可能由短时间的高幅值振荡所致。

3、分析方法影响研究电力系统次同步振荡问题的数学模型和计算方法的因素至少有三个：●所要研究的次同步振荡的类型：是异步发电机效应，还是机电扭振互作用或是暂时力矩放大作用或装置引起的次同步振荡等；●次同步振荡问题分析的目的：是分析判断发生次同步振荡的可能性，还是考虑采取的对策与参数整定或确定校验控制方案等；●所能提供的原始数据的详细程度和正确性。

4、抑制措施（1）由交流线路串联电容补偿引起的次同步振荡的抑制措施，大体上可以分为以下四类：●滤波和阻尼：主要包括静态阻塞滤波器、旁路阻尼滤波器、动态滤波器、附加励磁系统阻尼控制、静止无功补偿器、可控串联补偿装置等；●继电保护装置及扭振监测装置●系统开关操作和机组切除●发电机组和系统的改造（2）由直流输电引起的次同步振荡的抑制措施：●对于直流输电辅助控制引起的振荡问题，在辅助控制器中加入限波滤波器，将输入信号中不稳定的扭振频率分量滤除；●加入次同步阻尼控制器二、FACTS装置用于次同步谐振抑制的控制策略1、概述SVG抑制次同步振荡的基本方法原理为输出与次同步振荡的互补频率的次同步电流。

用于次同步振荡抑制的MMC的能量补偿控制韩民晓;翟冬玲;郭抒颖【摘要】次同步振荡是常见的电力系统稳定性问题之一.为了抑制次同步振荡,可以投入次同步阻尼控制器(SSDC),根据其输出改变直流系统的有功功率指令值,从而为交流系统提供正阻尼,但直流系统一端有功功率的振荡部分会传递到另一端交流网络上.为了在直流系统中补偿功率振荡部分的能量,暂态解耦直流系统,引入模块化多电平换流器(MMC)的能量控制方法,通过控制MMC桥臂电容器的能量来保证另一端系统的稳定.本文基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统,设计了SSDC系统的参数和MMC的能量补偿控制,并在PSCAD仿真平台上验证了SSDC和能量补偿控制的有效性.【期刊名称】《电工电能新技术》【年(卷),期】2019(038)005【总页数】9页(P59-67)【关键词】次同步振荡;SSDC;MMC;能量控制【作者】韩民晓;翟冬玲;郭抒颖【作者单位】新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京102206;新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京102206;新能源电力系统国家重点实验室,华北电力大学,北京102206【正文语种】中文【中图分类】TM7211 引言随着电力系统的不断扩大以及对输电能力要求的不断提高，线路串联电容补偿和直流输电等措施带来了巨大经济效益的同时，也对电力系统的安全稳定运行提出了新的问题，电力系统次同步振荡就是其中之一。

串联电容补偿使得系统存在电气谐振回路，容易引起邻近机组的次同步振荡问题[1]。

如我国内蒙古托克托电厂[2]、上都电厂、陕西锦界电厂、东北伊敏电厂，这些电厂都曾因为采取固定电容补偿措施，而引发了不同程度的次同步振荡[3]。

对次同步振荡问题主要关心的是由扭转应力而造成的轴系损坏，轴系损坏可以由长时间的低幅值扭振积累所致，也可以由短时间的高幅值扭振所致[4]。

柔性直流输电可以通过投入附加阻尼控制器，产生次同步阻尼力矩抑制次同步振荡，这种方法简单经济，并得到广泛应用。

串联谐振型短路限流器对次同步谐振影响的研究
翁情安;孙闻;张晓天;胡永瑞;徐政
【期刊名称】《广东电力》
【年(卷),期】2012(25)5
【摘要】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.
【总页数】5页(P28-32)
【作者】翁情安;孙闻;张晓天;胡永瑞;徐政
【作者单位】广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;广东电网公司电力科学研究院,广东广州510080;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027;浙江大学电气工程学院,浙江杭州310027【正文语种】中文
【中图分类】TM744
【相关文献】
1.含电感型故障限流器的煤矿电网短路暂态过程研究 [J], 王彦文;赵铁英
2.不对称短路时电抗型故障限流器对暂态稳定性的影响 [J], 顾雪平;杨智龙
3.一种新型多目标串联型短路限流控制器的研究 [J], 高洋;尹忠东;赵士硕;孙濛濛
4.35 kV超导限流器的电网三相短路试验及其限流效果分析 [J], 邹立峰;周海;熊志全;司大军;龚伟志;信赢
5.35kV超导限流器的电网三相短路试验及其限流效果分析 [J], 邹立峰;周海;熊志全;司大军;龚伟志;信赢
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可控串补（TCSC）技术的应用进展1晶闸管控制的串联电容补偿器(TCSC)的基本应用晶闸管控制的串联电容补偿器(TCSC)是柔性交流输电系统(FACTS)家族中重要的成员，可以在很多方面改善电力系统的性能。

作为串联补偿装置的TCSC在电力系统中的作用主要包括：(1)潮流控制：能优化平行输电线路和不同电压等级线路的负载潮流，同时使系统总的损耗最小；(2)阻尼线路功率振荡、增加电压稳定性：能增加系统容量，提高已有线路和新建线路的输电能力，从而用更少的线路输送更多电力，节省资金，对环境保护也有一定好处；(3)消除次同步振荡：次同步振荡是输电线路在一定运行条件下和串联补偿相关的一种谐振现象，消除次同步谐振的危险意味着扩大串联补偿的使用范围。

从技术、经济和环境等方面考虑，在长距离大容量输电线路(如国家之间或国家内部地区之间电网互联)中应用TCSC是十分有益的。

与常规的串联电容补偿相比，TCSC具有以下明显的优点：采用电子式的开关操作，理论上可以进行无数次操作而没有机械磨损；控制速度很快(ms级)；串联补偿程度可断续、连续地调节。

使用TCSC可大大提高系统控制的灵活性和可靠性。

在美国，晶闸管控制的串联电容器项目已在3处投人运行：1991年ABB公司改建的Kanawha River变电站345kV单相串补投切工程，用来提高线路传输能力(950 MW，1 450 MW)，提高暂态稳定极限和阻尼功率振荡；1992年Siemens公司建造的Kayenta变电站220kV新型串联补偿(ASC)工程，同样用来提高线路传输能力(300 MW、400 MW)；1993年GE公司承担的Slatt变电站500kV TCSC试验工程，作用是阻尼功率振荡和次同步谐振。

此后，巴西、瑞典等其它国家也开始实施TCSC工程，以达到提高输电线路容量、阻尼低频振荡和消除次同步谐振等目的。

2巴西500kV南北互联TCSC项目2.1 巴西电网互联计划至1998年底，巴西电力系统主要由2个不相连的独立系统组成：南部系统和北部系统。

STATCOM在抑制次同步谐振及提高串补度的应用研究张智;刘丽楠【摘要】在远距离大容量的输电线路中,加入串补电容可以提高系统的输送能力.但是有时会出现次同步谐振问题,危及发电机组轴系安全和电力系统的稳定.加装STATCOM可以有效的抑制次同步谐振.本文详细介绍了STATCOM抑制次同步的原理,采用PSCAD仿真软件,结合锦界电厂的实际发电机及输电线路的参数,搭建了整体的系统模型.根据荣信电力电子公司的STATCOM结构及工作原理,搭建了STATCOM的仿真模型,通过仿真结果及现场的测试结果进行对比,验证了其抑制效果的有效性.并对提高固定串补装置的串补度进行了分析研究,通过在具有不同的串补度的工况进行仿真,来观察STATCOM是否可以在高串补度的工况下有效抑制次同步的发生.最后在不采用次同步抑制措施而只是修改串补度的情况下,根据仿真结果总结出不同次的次同步谐振与串补度的关系.【期刊名称】《电气技术》【年(卷),期】2018(019)011【总页数】9页(P46-54)【关键词】次同步谐振;STATCOM;固定串补;PSCAD;仿真验证【作者】张智;刘丽楠【作者单位】北京荣信慧科科技有限公司,北京 100193;中国北方车辆研究所,北京100072【正文语种】中文随着我国经济的迅猛发展，东、南部沿海地区的电力负荷随之增长，我国的煤炭资源主要分布在西部和北部地区，水能资源主要集中在西南地区，因此东、南部的负荷中心对电力能源的紧缺，急需西部的资源支持。

“西电东送”将煤炭、水能资源丰富的西部省区的能源转化成电力资源，输送到电力紧缺的东、南部沿海地区，采取高电压、大容量的交流和直流输电模式。

规划预计至2020年，西电东送的送电总规模将突破1.2亿kW[1]。

在高压交流输电线路中，串入电容器能够起到减小线路电抗，提高线路传输能力，提高电力系统静态稳定极限的作用。

但是在这种长距离输电系统中，加装高串补度的电容器有时也会引起次同步谐振。

电力系统产生次同步振荡原因分析及网机共同解决的技术措施电力系统产生次同步振荡原因分析及网机共同解决的技术措施关晓恒 李广山（华能伊敏发电厂 内蒙古 伊敏河 021130）摘 要：次同步振荡（SSO）和次同步谐振（SSR）是电力系统的一种运行状态，在这种状态下，电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振荡频率交换能量。

大容量机组、长距离输电需要电网采用可控串补（TCSC）技术提高输电能力。

输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装，发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步振荡（SSO）现象。

在交直流混合输电系统中，靠近直流换流站的发电机组可能产生SSO 现象。

在伊敏电厂解决次同步谐振的措施和经济技术比较；采用SEDC+TSR 方案要解决的关键技术难题；采用SEDC+TSR 方案的试验及效果分析关键词：次同步振荡 可控串补 原因分析 技术措施1 前 言大容量机组、长距离输电需要电网采用可控串补（TCSC）技术提高输电能力。

输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装，发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步振荡（SSO）现象。

在交直流混合输电系统中，靠近直流换流站的发电机组可SSR 现象。

由于汽轮机和发电机转子惯性较大，对轴系本身的低阶扭转模态十分敏感，呈低周高应力的受力状态，这种机电共振直接严重威胁机组的安全可靠运行，次同步振荡（SSO）现象对发电机组和电网的安全运行带来直接的重大危险。

1.1 交流输电产生次同步的原因分析输电系统为了提高输电能力和增加瞬态稳定性，有时在电网中串联补偿电容，使整个电网形成R-L-C 回路，此回路将发生次同步谐振。

次同步谐振是电力系统的一种运行状态，在这种状态下，电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振荡频率交换能量。