專利名稱：一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法。
背景技術(shù)：
隨著西電東送戰(zhàn)略實(shí)施及全國(guó)互聯(lián)電網(wǎng)步伐的加快，遠(yuǎn)距離大容量送電勢(shì)在必行。在我國(guó)發(fā)電行業(yè)中，火力發(fā)電占主導(dǎo)地位，發(fā)電機(jī)接入大系統(tǒng)的輸電線路中大多采用串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)提高線路輸送功率，增加暫態(tài)穩(wěn)定性能。但是串聯(lián)電容補(bǔ)償會(huì)在串補(bǔ)度設(shè)置不當(dāng)?shù)那闆r下引發(fā)次同步諧振，損害甚至損毀汽輪發(fā)電機(jī)軸系，對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行造成很大損失。從1970年，美國(guó)Mohave電廠發(fā)生了次同步諧振開始，對(duì)次同步諧振和次同步振蕩的研究越來(lái)越多。因此針對(duì)我國(guó)大規(guī)?；痣姍C(jī)組輸電線路紛紛采用串補(bǔ)技術(shù)的研究背景，對(duì)于串補(bǔ)引起的次同步諧振問(wèn)題的研究十分迫切。隨著多條高壓直流輸電工程的投入運(yùn)行，我國(guó)將形成世界上最復(fù)雜的多饋入交直流混合系統(tǒng)。對(duì)于交直流混合系統(tǒng)而言，具有串補(bǔ)電容的交流輸電線路在決定整個(gè)系統(tǒng)的次同步振蕩電氣阻尼特性的時(shí)候仍占主導(dǎo)地位，因此本文提出的結(jié)合分析方法對(duì)于分析交直流混合系統(tǒng)次同步振蕩問(wèn)題也具有一定的意義。目前研究次同步諧振的方法有頻率掃描法和特征值法。頻率掃描法計(jì)算速度快， 運(yùn)行方便，常常作為研究次同步諧振問(wèn)題的首選方法，但是該方法精確性不夠。特征值法具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，在工況點(diǎn)建立系統(tǒng)的線性化模型，對(duì)系統(tǒng)特征值進(jìn)行求解。該方法計(jì)算量較大，對(duì)于每個(gè)串補(bǔ)度都要重新形成系統(tǒng)矩陣，并求解特征值，對(duì)于較為復(fù)雜的系統(tǒng)，在形成系統(tǒng)矩陣方面都存在困難。而本文提出的將頻率掃描法與特征值法相結(jié)合分析次同步諧振問(wèn)題的新模式，綜合了頻率掃描法快速，特征值法精準(zhǔn)的特點(diǎn)，克服了頻率掃描法精度不足的同時(shí)減少了特征值法的計(jì)算量。在使用特征值法的時(shí)候?qū)C(jī)端有功與無(wú)功的輸出定為常值。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述背景技術(shù)中提到現(xiàn)有檢測(cè)次同步諧振的方法精度不高，計(jì)算量大等不足，本發(fā)明提出了一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 計(jì)算發(fā)電機(jī)軸系多質(zhì)塊模型的各個(gè)解耦模態(tài)自然頻率/P，其中，i = 1， 2…N，N為發(fā)電機(jī)多質(zhì)塊模型的質(zhì)塊總數(shù)；步驟2 使用頻率掃描法對(duì)待研究輸電系統(tǒng)進(jìn)行頻率掃描，得到異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)諧振頻率feA和暫態(tài)力矩放大作用諧振頻率；步驟3 若feA滿足feA + /。《 =工頻或feC滿足feC + /。《 =工頻，則該f0(')為次同步諧振的主振頻率，執(zhí)行步驟4 ；否則不發(fā)生同步諧振，結(jié)束流程；
步驟4 在步驟3的基礎(chǔ)上由feA和f《求得線路串補(bǔ)度Ks并確定線路串補(bǔ)度的最小值 Kailin ；步驟5 建立全系統(tǒng)方程，用特征值法在區(qū)間
上求得各模態(tài)電氣阻尼隨串補(bǔ)度變化的曲線；當(dāng)串補(bǔ)度為Ksmin時(shí)，模態(tài)電氣阻尼為負(fù)的自然振蕩頻率為次同步諧振的主振頻率；模態(tài)電氣阻尼在區(qū)間
上為正時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)間為安全串補(bǔ)區(qū)間。所述自然頻率的計(jì)算公式為

權(quán)利要求
1.一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是該方法包括以下步驟步驟1 計(jì)算發(fā)電機(jī)軸系多質(zhì)塊模型的各個(gè)解耦模態(tài)自然頻率，其中，i = 1，2…N， N為發(fā)電機(jī)多質(zhì)塊模型的質(zhì)塊總數(shù)；步驟2 使用頻率掃描法對(duì)待研究輸電系統(tǒng)進(jìn)行頻率掃描，得到異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)諧振頻率feA和暫態(tài)力矩放大作用諧振頻率feC ；步驟3 若feA滿足feA + /0W =工頻或feC滿足feC + /0W =工頻，則該/Q(;)為次同步諧振的主振頻率，執(zhí)行步驟4 ；否則不發(fā)生同步諧振，結(jié)束流程；步驟4 在步驟3的基礎(chǔ)上由feA和f《求得線路串補(bǔ)度Ks并確定線路串補(bǔ)度的最小值Ksmin ；步驟5 建立全系統(tǒng)方程，用特征值法在區(qū)間
上求得各模態(tài)電氣阻尼隨串補(bǔ)度變化的曲線；當(dāng)串補(bǔ)度為Ksmin時(shí)，模態(tài)電氣阻尼為負(fù)的自然振蕩頻率為次同步諧振的主振頻率；模態(tài)電氣阻尼在區(qū)間W，Ksmin]上為正時(shí)對(duì)應(yīng)的區(qū)間為安全串補(bǔ)區(qū)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是所述自然頻率 /(f)的計(jì)算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是所述Τω和M(i) 的計(jì)算公式為M ⑴=QtMQ T ⑴=QtTQ 其中M為質(zhì)塊的質(zhì)量系數(shù)矩陣； T為彈性系數(shù)矩陣； Q為特征向量陣，Q = M-1L
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是所述M和T的計(jì)算公式為
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是所述線路串補(bǔ)度Ks的計(jì)算公式為
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法，其特征是所述全系統(tǒng)方程為 X.SYS — ASYS XSYS其中Xsys為全系統(tǒng)狀態(tài)變量； Asys為系統(tǒng)矩陣； 文srs為Xsys中各元素一階求導(dǎo)t
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制技術(shù)領(lǐng)域中的一種交流系統(tǒng)次同步諧振分析方法。計(jì)算發(fā)電機(jī)軸系多質(zhì)塊模型的各個(gè)解耦模態(tài)自然頻率使用頻率掃描法對(duì)待研究輸電系統(tǒng)進(jìn)行頻率掃描，得到異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)諧振頻率feA和暫態(tài)力矩放大作用諧振頻率feC；若feA滿足和/或feC滿足則該為次同步諧振的部分主振頻率；由feA或feC求得線路串補(bǔ)度KS并確定線路串補(bǔ)度的最小值KSmin；建立全系統(tǒng)方程，在區(qū)間
上運(yùn)用特征值法求得各模態(tài)電氣阻尼隨串補(bǔ)度變化的曲線；進(jìn)而求得次同步諧振的全部主振頻率和安全串補(bǔ)區(qū)間。本發(fā)明結(jié)合了頻率掃描法快速和特征值法精確的特點(diǎn)，克服了頻率掃描法精度不足而特征值法計(jì)算量過(guò)大的缺點(diǎn)，求得的安全串補(bǔ)區(qū)間對(duì)于工程實(shí)踐意義重大。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102420434SQ20111041016
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者劉崇茹, 李海峰, 林雪華, 王偉, 鄧應(yīng)松, 陳作偉, 魏佛送 申請(qǐng)人:華北電力大學(xué)