專利名稱：一種交流系統次同步諧振分析方法
技術領域：
本發明屬于電力系統運行和控制技術領域，尤其涉及一種交流系統次同步諧振分析方法。
背景技術：
隨著西電東送戰略實施及全國互聯電網步伐的加快，遠距離大容量送電勢在必行。在我國發電行業中，火力發電占主導地位，發電機接入大系統的輸電線路中大多采用串聯電容補償的方式來提高線路輸送功率，增加暫態穩定性能。但是串聯電容補償會在串補度設置不當的情況下引發次同步諧振，損害甚至損毀汽輪發電機軸系，對系統穩定運行造成很大損失。從1970年，美國Mohave電廠發生了次同步諧振開始，對次同步諧振和次同步振蕩的研究越來越多。因此針對我國大規模火電機組輸電線路紛紛采用串補技術的研究背景，對于串補引起的次同步諧振問題的研究十分迫切。隨著多條高壓直流輸電工程的投入運行，我國將形成世界上最復雜的多饋入交直流混合系統。對于交直流混合系統而言，具有串補電容的交流輸電線路在決定整個系統的次同步振蕩電氣阻尼特性的時候仍占主導地位，因此本文提出的結合分析方法對于分析交直流混合系統次同步振蕩問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。頻率掃描法計算速度快， 運行方便，常常作為研究次同步諧振問題的首選方法，但是該方法精確性不夠。特征值法具有嚴格的數學基礎，在工況點建立系統的線性化模型，對系統特征值進行求解。該方法計算量較大，對于每個串補度都要重新形成系統矩陣，并求解特征值，對于較為復雜的系統，在形成系統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合分析次同步諧振問題的新模式，綜合了頻率掃描法快速，特征值法精準的特點，克服了頻率掃描法精度不足的同時減少了特征值法的計算量。在使用特征值法的時候將機端有功與無功的輸出定為常值。
發明內容
針對上述背景技術中提到現有檢測次同步諧振的方法精度不高，計算量大等不足，本發明提出了一種交流系統次同步諧振分析方法。本發明的技術方案是，一種交流系統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 計算發電機軸系多質塊模型的各個解耦模態自然頻率/P，其中，i = 1， 2…N，N為發電機多質塊模型的質塊總數；步驟2 使用頻率掃描法對待研究輸電系統進行頻率掃描，得到異步發電機效應諧振頻率feA和暫態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，執行步驟4 ；否則不發生同步諧振，結束流程；
步驟4 在步驟3的基礎上由feA和f《求得線路串補度Ks并確定線路串補度的最小值 Kailin ；步驟5 建立全系統方程，用特征值法在區間
上求得各模態電氣阻尼隨串補度變化的曲線；當串補度為Ksmin時，模態電氣阻尼為負的自然振蕩頻率為次同步諧振的主振頻率；模態電氣阻尼在區間
上為正時對應的區間為安全串補區間。所述自然頻率的計算公式為
權利要求
1.一種交流系統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 計算發電機軸系多質塊模型的各個解耦模態自然頻率，其中，i = 1，2…N， N為發電機多質塊模型的質塊總數；步驟2 使用頻率掃描法對待研究輸電系統進行頻率掃描，得到異步發電機效應諧振頻率feA和暫態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，執行步驟4 ；否則不發生同步諧振，結束流程；步驟4 在步驟3的基礎上由feA和f《求得線路串補度Ks并確定線路串補度的最小值Ksmin ；步驟5 建立全系統方程，用特征值法在區間
上求得各模態電氣阻尼隨串補度變化的曲線；當串補度為Ksmin時，模態電氣阻尼為負的自然振蕩頻率為次同步諧振的主振頻率；模態電氣阻尼在區間W，Ksmin]上為正時對應的區間為安全串補區間。
2.根據權利要求1所述的一種交流系統次同步諧振分析方法，其特征是所述自然頻率 /(f)的計算公式為
3.根據權利要求2所述的一種交流系統次同步諧振分析方法，其特征是所述Τω和M(i) 的計算公式為M ⑴=QtMQ T ⑴=QtTQ 其中M為質塊的質量系數矩陣； T為彈性系數矩陣； Q為特征向量陣，Q = M-1L
4.根據權利要求3所述的一種交流系統次同步諧振分析方法，其特征是所述M和T的計算公式為
5.根據權利要求1所述的一種交流系統次同步諧振分析方法，其特征是所述線路串補度Ks的計算公式為
6.根據權利要求1所述的一種交流系統次同步諧振分析方法，其特征是所述全系統方程為 X.SYS — ASYS XSYS其中Xsys為全系統狀態變量； Asys為系統矩陣； 文srs為Xsys中各元素一階求導t
全文摘要
本發明屬于電力系統運行和控制技術領域中的一種交流系統次同步諧振分析方法。計算發電機軸系多質塊模型的各個解耦模態自然頻率使用頻率掃描法對待研究輸電系統進行頻率掃描，得到異步發電機效應諧振頻率feA和暫態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求得線路串補度KS并確定線路串補度的最小值KSmin；建立全系統方程，在區間
上運用特征值法求得各模態電氣阻尼隨串補度變化的曲線；進而求得次同步諧振的全部主振頻率和安全串補區間。本發明結合了頻率掃描法快速和特征值法精確的特點，克服了頻率掃描法精度不足而特征值法計算量過大的缺點，求得的安全串補區間對于工程實踐意義重大。
文檔編號H02J3/18GK102420434SQ20111041016
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月9日 優先權日2011年12月9日
發明者劉崇茹, 李海峰, 林雪華, 王偉, 鄧應松, 陳作偉, 魏佛送 申請人:華北電力大學