PSS和SVC联合抑制次同步振荡

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。

基于模态调节的可抑制次同步振荡的SVC设计摘要：针对单机无穷大串补系统存在的次同步振荡问题，在分析全网特征值的基础上，通过模态调节法设计相应的SVC附加阻尼控制器，并用特征值和时域仿真证明了所设计的附加次同步阻尼控制器（SSDC）的有效性。

关键词：模态调节；时域仿真；附加次同步阻尼控制器；SVC0 前言[]*由于我国电力工业大容量、远距离、跨区域输电要求的提出，电力系统中交流串补线路及高压直流输电线路的应用越来越广泛，在带来巨大经济效益的同时，也可能激发系统次同步振荡（SSO），给系统的安全稳定运行带来隐患。

静止无功补偿器[1－2]（Static Var Compensator，简称SVC）是灵活交流输电系统FACTS（Flexible AC Transmission System）设备中较早获得实际使用的一种。

它是一种快速调节的无功电源，可以提高系统的电压稳定性，提高输电线路的输送功率。

同时，SVC也是IEEE次同步振荡工作组推荐的用来抑制系统次同步振荡的装置之一。

20世纪80年代以来，利用SVC阻尼电力系统功率震荡的研究开始得到重视，我国也有一些研究成果。

研究表明，如果在SVC加上一个稳定的反馈信号，SVC就能向电力系统提供阻尼，称为功率震荡阻尼控制[3－4]。

功率震荡阻尼提高了电力系统的稳定水平，也就提高了电网的输送能力。

本文在分析全网特征值的基础上，通过模态调节法设计相应的附加阻尼控制器，并用特征值和时域仿真证明了所设计的附加次同步阻尼控制器（SSDC）的有效性。

1 SVC模态调节的设计针对含SVC的系统，本文仅考虑单输入单输出，其输出量Δy=Δω5，输入量Δu=ΔUs，传递函数G(s)为基本的比例采样函数，主要是要得到K和T这两个参数。

其设计环节其基本步骤如下：对全网的状态方程式作拉式变换，得到：3 结论本文根据模态调节理论设计了相应的SVC附加次同步阻尼控制器。

特征值分析证明了这种阻尼控制器的有效性，最后用PSCAD/EMTDC软件给出了时域仿真验证。

电力系统次同步振荡及其抑制方法
电力系统次同步振荡是一种频率接近电网同步频率的振荡，可能会对电力系统造成损害。

其主要原因是由于输电线路的传输延迟和惯性导致的功率传输不对称性。

针对该问题，目前较为常用的抑制方法有以下几种：
1. 安装可控补偿装置：通过补偿装置改善系统传输特性，减小传输延迟，降低频率扰动。

2. 加装动态阻尼器：显著提高电力系统的阻尼比，降低了系统的振荡级别。

3. 控制系统参数辨识：通过对系统参数进行精确的辨识以及优化线路配置，降低系统的振荡频率，提高系统的稳定性。

4. 强化稳态控制：通过实时监测系统状态，提高系统对突发负荷变化的响应能力，以及对传输系统的控制能力。

综上，通过以上几种措施的综合应用，可以有效抑制电力系统次同步振荡，确保电力系统的安全稳定运行。

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。

FACTS在抑制次同步振荡中的应用FACTS (灵活交流输电系统) 是由多种电力电子装置组成的系统，能够有效地控制电力系统的电压、电流、功率以及其他特性。

在电力系统中，次同步振荡是一种出现频率低于系统额定频率的振荡现象。

这种振荡可能会导致电力系统的不稳定性和损坏，因此需要进行抑制。

FACTS技术可以帮助电力系统控制次同步振荡，提高系统的可靠性和稳定性。

FACTS在抑制次同步振荡方面的应用主要体现在以下几个方面：1. 动态无功补偿装置(DSTATCOM)DSTATCOM是一种用于控制电网电压和电力质量的设备。

它能够提供动态的无功补偿，调节系统电压，并消除次同步振荡。

DSTATCOM主要通过控制电力系统中的电流来实现此目的。

该技术可在电力系统中实现主频段的电压和功率波动的补偿，从而消除次同步振荡。

2. 静止补偿装置(SVC)静止补偿装置(SVC)是一种能够对电力系统电压和电流波形进行动态调整的设备。

它能够在实时动态地控制电力系统中的电压和电流，并消除次同步振荡。

SVC由多个电子元件组成，其主要目的是降低传输线路阻抗，提高电力系统的稳定性。

3. 小波分析法小波分析法是一种用于处理非平稳信号的方法。

该方法结合了傅立叶分析和时域分析技术，能够有效地处理非平稳的电力系统振荡信号。

小波分析法能够帮助电力系统识别次同步振荡信号，并进行相应的控制。

4. 相位移相装置(PSSE)PSSE是一种用于控制电力系统相位的设备。

它能够改变电力系统相角，消除次同步振荡。

PSSE主要通过对电力系统中的相角进行控制来实现此目的。

该技术能够在电力系统中实现相当灵活的控制，并为电力系统的稳定性提供保障。

总之，FACTS在抑制次同步振荡中具有重要的应用价值。

通过使用这些技术装置和方法，电力系统可以有效地控制次同步振荡，提高电力系统的可靠性和稳定性。

TCSC抑制次同步振荡的机理分析串联补偿在电力系统中的应用历史非常悠久,最早可以追溯到1928年前后,纽约电网33kv系统曾采用串联电容补偿来实现潮流均衡;1950年,在瑞典的一个23OkV电网中首次应用串联补偿装置来提高输电系统的传输能力。

此后,串联电容补偿成为远距离输电中增大传输容量和提高稳定性的重要手段而得到大力的发展和广泛的应用。

采用串联补偿可以改变传输线的等效阻抗或在线路中串入补偿电压,方便地调节系统的有功无功潮流,从而有效地控制电力系统的电压水平和功率平衡。

因此,在线路上采用串联补偿能更好地实现潮流控制,提高系统的电压稳定性、暂态稳定性和振荡稳定性,抑制次同步谐振。

在考虑远距离、大容量输电经济性的时候,采取串联电容补偿策略往往是必然选择。

而TCSC常被用于抑制由串补电容引起的系统次同步振荡,它所产生的无功功率,随着线路负荷增加而增加且可以在负荷变化的全范围内进行调节;线路传输相同的功率,串联补偿较并联补偿而言,所需的无功功率增量要小;就抑制次同步振荡而言,TCSC具有较大优势。

输电线路接入串联电容补偿可以抵消部分线路电感,等效缩短线路电气距离,相当于为负载提供一个电压特性“很硬”的电压源。

TCSC的结构晶闸管控制串联电容器基本的、概念性的TCSC模块由一个容抗固定的电容器与一个晶闸管控制的电抗器并联而成。

TCSC补偿方案的基本思路是通过改变晶闸管的触发角来调节并联支路的等效电感,进而达到控制TCSC等效阻抗的目的。

TCSC主要由四个元器件组成:电力电容器C,旁路电感L,两个反相并联大功率晶闸管SCR。

实际装置中还包括保护用的金属氧化物压敏限压器MOV,旁路断路器等金属氧化物可变电阻器(MOV),本质上为一个非线性电阻器,跨接在串联电容器上,用以防止电容器上发生高的过电压。

MOV不但能限制电容器上的电压,而且能使电容器保持接入状态,即使在故障情况下也是如此,从而有助于提高系统的暂态稳定性。

第50卷第6期电力系统保护与控制Vol.50 No.6 2022年3月16日Power System Protection and Control Mar. 16, 2022 DOI: 10.19783/ki.pspc.210853采用STATCOM抑制多机系统次同步振荡的理论与仿真毛俞杰，孙海顺，韩应生，吴思成，王东泽，朱廷猛(强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)，湖北 武汉 430074)摘要：针对远距离大容量输电系统中出现的多机系统次同步振荡(SSO)，分析了利用STATCOM附加电流的抑制策略，采用了模态解耦控制方法，详细介绍了控制器参数整定过程。

在此基础上，建立了网络中各元件的端口等效导纳矩阵。

采用分散消元的复转矩系数法，可以简化全系统复频域网络方程的生成，便于分析发电机组的等效电气阻尼特性。

最后以此方法分析了某实际串补输电系统的SSO特性以及STATCOM对SSO问题的抑制效果。

结果表明，该装置能够增加所有不稳定模态的电气阻尼，有效抑制次同步振荡，为系统中存在的多机多模态次同步振荡问题的解决提供了参考。

关键词：次同步振荡；复转矩系数；复频域等效端口导纳模型；静止无功补偿器；静止同步补偿器；多机多模态Theory and simulation of STATCOM for damping subsynchronous oscillation of a multi-machine systemMAO Yujie, SUN Haishun, HAN Yingsheng, WU Sicheng, WANG Dongze, ZHU Tingmeng(State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology,Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: For the subsynchronous oscillation (SSO) of a multi-machine system in a long-distance and large-capacity transmission system, the suppression strategy using the additional current of STATCOM is analyzed. Modal decoupling control method is adopted, and the parameter setting process of the controller is decribed in detail. The port equivalent admittance matrix of each component in the network is established. The establishment of the complex frequency domain network equation of the whole system can be simplified by eliminating variables dispersedly in complex torque coefficient analysis, and it is convenient to analyze the equivalent electrical damping characteristics of the generator.Finally, the SSO characteristics of an actual series-compensated transmission system and the suppression effect of STATCOM on SSO problems are analyzed by this method. The results show the device can increase the electrical damping of all unstable modes and suppress subsynchronous oscillation effectively. This provides a reference for solving the SSO problems of multi-machine and multi-mode in the systems.This work is supported by the National Key Research and Development Program of China (No. 2017YFB0902002).Key words: subsynchronous oscillation; complex torque coefficient; complex frequency domain port-equivalence conductance matrix (CPCM); static var compensator; static synchronous compensator; multi-machine and multi-mode0 引言目前，大型汽轮发电机组[1]是我国电力系统主要的发电设备，汽轮发电机组轴系具有轻质柔性、多支承、大跨距、高功率密度等特征，轴系固有频率谱相对较密，诱发振动的能量较低。