专利名称：一种交流系统次同步谐振分析方法
技术领域：
本发明属于电力系统运行和控制技术领域，尤其涉及一种交流系统次同步谐振分析方法。
背景技术：
随着西电东送战略实施及全国互联电网步伐的加快，远距离大容量送电势在必行。在我国发电行业中，火力发电占主导地位，发电机接入大系统的输电线路中大多采用串联电容补偿的方式来提高线路输送功率，增加暂态稳定性能。但是串联电容补偿会在串补度设置不当的情况下引发次同步谐振，损害甚至损毁汽轮发电机轴系，对系统稳定运行造成很大损失。从1970年，美国Mohave电厂发生了次同步谐振开始，对次同步谐振和次同步振荡的研究越来越多。因此针对我国大规模火电机组输电线路纷纷采用串补技术的研究背景，对于串补引起的次同步谐振问题的研究十分迫切。随着多条高压直流输电工程的投入运行，我国将形成世界上最复杂的多馈入交直流混合系统。对于交直流混合系统而言，具有串补电容的交流输电线路在决定整个系统的次同步振荡电气阻尼特性的时候仍占主导地位，因此本文提出的结合分析方法对于分析交直流混合系统次同步振荡问题也具有一定的意义。目前研究次同步谐振的方法有频率扫描法和特征值法。频率扫描法计算速度快， 运行方便，常常作为研究次同步谐振问题的首选方法，但是该方法精确性不够。特征值法具有严格的数学基础，在工况点建立系统的线性化模型，对系统特征值进行求解。该方法计算量较大，对于每个串补度都要重新形成系统矩阵，并求解特征值，对于较为复杂的系统，在形成系统矩阵方面都存在困难。而本文提出的将频率扫描法与特征值法相结合分析次同步谐振问题的新模式，综合了频率扫描法快速，特征值法精准的特点，克服了频率扫描法精度不足的同时减少了特征值法的计算量。在使用特征值法的时候将机端有功与无功的输出定为常值。
发明内容
针对上述背景技术中提到现有检测次同步谐振的方法精度不高，计算量大等不足，本发明提出了一种交流系统次同步谐振分析方法。本发明的技术方案是，一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是该方法包括以下步骤步骤1 计算发电机轴系多质块模型的各个解耦模态自然频率/P，其中，i = 1， 2…N，N为发电机多质块模型的质块总数；步骤2 使用频率扫描法对待研究输电系统进行频率扫描，得到异步发电机效应谐振频率feA和暂态力矩放大作用谐振频率；步骤3 若feA满足feA + /。《 =工频或feC满足feC + /。《 =工频，则该f0(')为次同步谐振的主振频率，执行步骤4 ；否则不发生同步谐振，结束流程；
步骤4 在步骤3的基础上由feA和f《求得线路串补度Ks并确定线路串补度的最小值 Kailin ；步骤5 建立全系统方程，用特征值法在区间
上求得各模态电气阻尼随串补度变化的曲线；当串补度为Ksmin时，模态电气阻尼为负的自然振荡频率为次同步谐振的主振频率；模态电气阻尼在区间
上为正时对应的区间为安全串补区间。所述自然频率的计算公式为
权利要求
1.一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是该方法包括以下步骤步骤1 计算发电机轴系多质块模型的各个解耦模态自然频率，其中，i = 1，2…N， N为发电机多质块模型的质块总数；步骤2 使用频率扫描法对待研究输电系统进行频率扫描，得到异步发电机效应谐振频率feA和暂态力矩放大作用谐振频率feC ；步骤3 若feA满足feA + /0W =工频或feC满足feC + /0W =工频，则该/Q(;)为次同步谐振的主振频率，执行步骤4 ；否则不发生同步谐振，结束流程；步骤4 在步骤3的基础上由feA和f《求得线路串补度Ks并确定线路串补度的最小值Ksmin ；步骤5 建立全系统方程，用特征值法在区间
上求得各模态电气阻尼随串补度变化的曲线；当串补度为Ksmin时，模态电气阻尼为负的自然振荡频率为次同步谐振的主振频率；模态电气阻尼在区间W，Ksmin]上为正时对应的区间为安全串补区间。
2.根据权利要求1所述的一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是所述自然频率 /(f)的计算公式为
3.根据权利要求2所述的一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是所述Τω和M(i) 的计算公式为M ⑴=QtMQ T ⑴=QtTQ 其中M为质块的质量系数矩阵； T为弹性系数矩阵； Q为特征向量阵，Q = M-1L
4.根据权利要求3所述的一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是所述M和T的计算公式为
5.根据权利要求1所述的一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是所述线路串补度Ks的计算公式为
6.根据权利要求1所述的一种交流系统次同步谐振分析方法，其特征是所述全系统方程为 X.SYS — ASYS XSYS其中Xsys为全系统状态变量； Asys为系统矩阵； 文srs为Xsys中各元素一阶求导t
全文摘要
本发明属于电力系统运行和控制技术领域中的一种交流系统次同步谐振分析方法。计算发电机轴系多质块模型的各个解耦模态自然频率使用频率扫描法对待研究输电系统进行频率扫描，得到异步发电机效应谐振频率feA和暂态力矩放大作用谐振频率feC；若feA满足和/或feC满足则该为次同步谐振的部分主振频率；由feA或feC求得线路串补度KS并确定线路串补度的最小值KSmin；建立全系统方程，在区间
上运用特征值法求得各模态电气阻尼随串补度变化的曲线；进而求得次同步谐振的全部主振频率和安全串补区间。本发明结合了频率扫描法快速和特征值法精确的特点，克服了频率扫描法精度不足而特征值法计算量过大的缺点，求得的安全串补区间对于工程实践意义重大。
文档编号H02J3/18GK102420434SQ20111041016
公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月9日 优先权日2011年12月9日
发明者刘崇茹, 李海峰, 林雪华, 王伟, 邓应松, 陈作伟, 魏佛送 申请人:华北电力大学