电力系统次同步振荡及其抑制方法PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1电力系统的发展与面临的挑战 1

1.2电力系统的稳定性 3

1.2.1电力系统稳定性问题与分类 3

1.2.2电力系统常见的稳定性问题 5

1.3电力系统稳定性分析与控制方法 7

1.3.1电力系统分析与控制的技术路线 7

1.3.2电力系统分析的基本方法 8

1.4次同步振荡现象与常见抑制方法 13

1.4.1次同步振荡问题的由来 13

1.4.2次同步振荡现象的基本类型 14

1.4.3次同步振荡的常见抑制方法 14

1.4.4次同步振荡问题的研究现状 18

1.5研究次同步振荡的目的和意义 21

1.5.1我国远距离、大容量输电的需求及其次同步振荡风险 21

1.5.2由输电线路串联补偿引发的次同步振荡 21

1.5.3由高压直流输电引发的次同步振荡 23

1.6本书的主要内容 24

参考文献 25

第2章 电力系统动态分析基本模型 29

2.1引言 29

2.2同步发电机的数学模型 29

2.2.1理想电机假设条件 29

2.2.2派克变换 30

2.2.3同步发电机的标幺值 31

2.2.4同步发电机的电压方程和磁链方程 32

2.2.5同步发电机的等效电路、运算电抗及实用参数 34

2.3励磁系统的数学模型 37

2.4原动机及调速系统的数学模型 40

2.4.1汽轮机及其调速系统模型 40

2.4.2水轮机及其调速系统模型 42

2.5汽轮发电机组轴系的数学模型 43

2.5.1轴系分段集中质量弹簧模型 43

2.5.2轴系连续质量弹簧模型 45

2.6交流输电网络的数学模型 46

2.6.1含有串联电容器的输电线路模型 47

2.6.2变压器模型 48

2.6.3并联电容器模型 49

2.6.4并联电抗器模型 50

2.6.5坐标变换及机网接口 50

2.7小结 51

参考文献 51

第3章 电力系统次同步振荡的理论基础 53

3.1引言 53

3.2机电振荡的基本模型和概念 53

3.3次同步振荡的术语及定义 56

3.4次同步振荡基本原理与分类 61

3.4.1异步发电机效应 62

3.4.2轴系扭转相互作用 63

3.4.3轴系扭矩放大作用 66

3.4.4电气装置引起的次同步振荡 67

3.5次同步振荡的基本分析方法 67

3.5.1机组作用系数分析法 67

3.5.2阻抗扫描分析法 68

3.5.3特征根分析法 72

3.5.4复转矩系数分析法 76

3.5.5时域仿真分析法 78

3.6小结 81

参考文献 81

第4章 固定串联补偿引发次同步谐振的机理 83

4.1引言 83

4.2串联电容补偿系统 83

4.2.1串联电容器组设备 83

4.2.2串联电容器组接入位置 85

4.3输电线路串联电容器的补偿作用 86

4.3.1用串联补偿控制自然功率 86

4.3.2串联补偿度的极限 87

4.4次同步谐振的机理 88

4.4.1输电系统的电气谐振 88

4.4.2轴系扭振的稳定性 89

4.4.3机电扭振相互作用 90

4.5次同步电气阻尼特性 92

4.5.1串联补偿度的影响 92

4.5.2系统网架结构的影响 93

4.5.3发电机出力的影响 94

4.5.4发电机励磁系统及稳定器对阻尼特性的影响 94

4.6小结 98

参考文献 98

第5章 串联型FACTS装置抑制次同步振荡 100

5.1引言 100

5.2 NGH抑制次同步振荡 100

5.2.1基本工作原理 101

5.2.2参数设计 101

5.3 TCSC抑制次同步振荡 103

5.3.1拓扑结构 104

5.3.2基本工作原理 105

5.3.3自然抑制SSO的机理 107

5.3.4主动抑制SSO的机理 113

5.3.5含TCSC的交直流并列系统电气阻尼特性 114

5.4 GCSC抑制次同步振荡 119

5.4.1基本工作原理 119

5.4.2阻尼机理 121

5.4.3仿真分析 122

5.5 SSSC抑制次同步振荡 123

5.5.1基本工作原理 123

5.5.2对功角特性的影响 124

5.5.3控制策略 124

5.5.4次同步频率阻抗特性 126

5.5.5主动阻尼的机理 128

5.5.6仿真分析 129

5.6小结 131

参考文献 132

第6章 并联型FACTS装置抑制次同步振荡 135

6.1引言 135

6.2 SVC抑制次同步振荡的分析 135

6.2.1基本工作原理 136

6.2.2用于SSO抑制的电纳调制原理 136

6.2.3抑制SSO的阻尼控制策略 141

6.3 SVC抑制大型发电厂次同步谐振的工程应用 145

6.3.1锦界电厂的次同步谐振问题 145

6.3.2 SVC的系统结构设计 147

6.3.3仿真效果分析 149

6.3.4对系统影响的仿真分析 151

6.3.5 SVC现场调试及系统短路试验 154

6.4 STATCOM抑制次同步振荡的分析 155

6.4.1基本工作原理 156

6.4.2次同步电流阻尼控制方法 157

6.4.3抑制SSO的控制策略 162

6.4.4仿真分析 167

6.5 STATCOM抑制大型发电厂次同步振荡的仿真 169

6.5.1频繁超标的低幅次同步振荡 169

6.5.2级联型STATCOM抑制效果仿真 170

6.6小结 174

参考文献 174

第7章HVDC引发次同步振荡的机理及其控制 176

7.1引言 176

7.2次同步电气量在交直流侧间的传递关系 176

7.2.1换相过程的开关函数描述 176

7.2.2次同步电气量从交流侧到直流侧的传递 177

7.2.3直流侧扰动向交流侧的传递 179

7.2.4测试系统仿真验证 179

7.3交直流系统中的扭振相互作用 181

7.4电气阻尼特性 183

7.5 SSDC的工作原理 184

7.6 SSDC的设计方案及实现 186

7.6.1输入信号的选择 186

7.6.2控制系统结构设计 187

7.6.3控制参数整定 189

7.6.4 SSDC设计软件开发 196

7.7 SSDC抑制次同步振荡的仿真验证 200

7.7.1自然扭振频率不准确时 200

7.7.2线路N-1运行 204

7.7.3机组出力不同 205

7.7.4单台发电机组故障时 207

7.8 SSDC对交直流系统的影响 208

7.8.1 SSDC对直流动态响应特性的影响 208

7.8.2 SSDC对交直流侧特征谐波的影响 211

7.9小结 213

参考文献 213

第8章VSC-HVDC的阻尼特性分析 215

8.1引言 215

8.2 VSC-HVDC的基本原理 215

8.3 VSC-HVDC的阻尼特性分析 216

8.3.1 VSC-HVDC阻尼次同步振荡的机理 216

8.3.2基于测试信号法的VSC-HVDC阻尼特性分析 217

8.4 VSC-HVDC用于抑制串联补偿引发的次同步振荡仿真 220

8.4.1待研系统模型 220

8.4.2混合阻尼控制器的设计 221

8.4.3仿真分析 222

8.5小结 223

参考文献 223

第9章 其他抑制次同步振荡的方法 224

9.1引言 224

9.2避开谐振点 225

9.2.1改变系统运行方式 225

9.2.2改变发电机组轴系参数 225

9.2.3增大机网间的串联电抗 225

9.3提高电气阻尼 225

9.3.1附加励磁阻尼控制器 225

9.3.2超导磁储能装置 229

9.3.3装设极面阻尼绕组 230

9.4阻断次同步电气量 230

9.4.1阻塞滤波器 230

9.4.2旁路阻尼滤波器 234

9.4.3线路滤波器 234

9.4.4动态滤波器 234

9.5减少机械侧与电气侧的能量交互 235

9.5.1抑制机理 235

9.5.2 S-HSC的结构及工作原理 235

9.5.3仿真分析 236

9.6轴系扭振继电保护措施 239

9.6.1扭振继电器 239

9.6.2电枢电流继电器 239

9.6.3电容器双间隙闪络 240

9.7小结 240

参考文献 240

第10章 次同步振荡实时仿真技术 242

10.1引言 242

10.2数字-物理闭环实时仿真的实现 243

10.2.1闭环实时仿真平台的搭建 243

10.2.2物理控制器的闭环仿真验证 245

10.3电磁-机电暂态混合实时仿真的实现 247

10.3.1电磁-机电暂态混合实时仿真的基本原理 249

10.3.2次同步振荡混合实时仿真的建模 252

10.3.3次同步振荡混合实时仿真与现场录波对比 253

10.4用于仿真及现场试验的次同步振荡激励方法 254

10.5小结 255

参考文献 256

附录 258

附录A用于次同步振荡研究的IEEE标准模型 258

附录B中英文缩略语对照表 263