电力系统次同步谐振的分析与控制

电力系统次同步谐振的分析与控制
出版时间： 2015年版
内容简介
　　《电力系统次同步谐振的分析与控制》是作者团队在次同步谐振分析与控制领域近十年来研究与实践工作的总结与提炼。《电力系统次同步谐振的分析与控制》共13章。第1~4章侧重于次同步谐振的机理形态、系统建模和分析方法，重点论述多机复杂电力系统的SSR多维定量分析方法；第5章综述SSR防控的基本原理、一般方法和国内外应用工程；第6、7、9、10章分别具体分析了四种SSR控制技术，即附加励磁阻尼控制、基于晶闸管控制电抗器的次同步谐振阻尼控制、阻塞滤波器和基于电力电子变流器的新型机端次同步阻尼控制；第8章论述了SSR控制参数的优化设计方法；第11、12章介绍SSR的保护与测试技术；第13章以实际串补输电系统为例说明所述分析、控制与试验方法在工程实践中的应用。
目录
前言
第1章 概述
1.1 次同步谐振的基本概念
1.2 次同步谐振的机理与形态
1.2.1 感应发电机效应
1.2.2 扭振互作用
1.2.3 暂态扭矩放大
1.2.4 多形态与多模式次同步谐振
1.3 次同步谐振研究的简要回顾
1.4 次同步谐振的危害
1.5 我国电网次同步谐振问题及其特征
1.6 本书的特色与重点
参考文献
第2章 次同步谐振分析的模型与参数
2.1 模型构成与建模概述
2.2 汽轮发电机组
2.2.1 整体构成
2.2.2 同步发电机
2.2.3 励磁系统
2.2.4 轴系机械系统
2.2.5 原动机及其调速系统
2.3 串联补偿电容器
2.3.1 构成
2.3.2 线性模型
2.3.3 非线性时域仿真模型
2.4 交流电力网络
2.4.1 交流输电线路
2.4.2 并联电抗器
2.4.3 其他电网元件
2.4.4 交流电网的通用模型
2.4.5 保护一二次设备
2.5 其他设备
2.6 机网接口
2.7 建模中一些需要关注的问题
2.7.1 同母线多台并联机组的等值处理
2.7.2 复杂大电网的等值与简化
参考文献
第3章 次同步谐振的多维定量分析
3.1 次同步谐振问题的多维度性
3.2 多维定量分析的基本框架与方法概述
3.2.1 已有分析方法概述
3.2.2 多维定量分析方法的框架与指标体系
3.2.3 模式阻尼及其表达方法
3.3 多机多模式SSR的特征值分析
3.3.1 分析流程
3.3.2 小范围线性化建模
3.3.3 SSR模式特征值提取
3.3.4 SSR特征值分析示例
3.4 SSR模式阻尼的量化计算
3.4.1 串联电容补偿输电系统的通用性等值模型
3.4.2 基于阻抗频率扫描和最小二乘参数拟合的串联电容补偿输电网络等值
3.4.3 模式阻尼的推导
3.4.4 模式阻尼量化计算的算例验证与比较
3.4.5 量化计算方法小结与适用性分析
3.5 多机多模式SSR的时域仿真分析
参考文献
第4章 次同步谐振的主要影响因素分析
4.1 影响SSR特性的主要因素概述
4.2 串联补偿电容和线路阻抗参数对SSR特性的影响
4.2.1 串补度
4.2.2 串联补偿电容的保护方式与保护电压水平
4.2.3 串联补偿电容的结构
4.2.4 电网的线路阻抗
4.3 机组轴系参数对SSR特性的影响
4.3.1 机组轴系扭振模式的频率
4.3.2 扭振模式的机械阻尼
4.3.3 扭振模式的振型
4.3.4 机组轴系的材料、结构和尺寸
4.4 同步发电机参数及其控制系统对SSR特性的影响
4.4.1 同步发电机参数
4.4.2 同步发电机控制系统
4.5 多机系统的机组组合与电网运行方式对SSR特性的影响
4.5.1 机组组合方式
4.5.2 电网运行方式
4.6 扰动或故障形态和参数对SSR特性的影响
4.7 FACTS控制器对SSR特性影响的概述
参考文献
第5章 次同步谐振控制方法概述
5.1 SSR控制的目标
5.2 SSR控制的基本原理
5.3 SSR防控方法概述
5.3.1 机组制造阶段通过适当设计机组轴系参数避免或降低SSR风险
5.3.2 调整同步发电机的参数
5.3.3 调整电网结构和参数
5.3.4 协调机网运行
5.3.5 无源滤波器
5.3.6 SSR保护措施
5.3.7 附加励磁阻尼控制
5.3.8 优化设计串联电容的MOV和/或间隙来降低故障引起的冲击扭矩
5.3.9 电力电子控制器或FACTS设备
5.3.1 0其他方法
5.4 各种方法对防控SSR的作用
5.5 国内外解决SSR问题的工程应用概述
5.5.1 国外的SSR防控工程
5.5.2 国内的SSR防控工程
5.6 防控SSR的经验与建议
5.6.1 机网或厂网协调防控SSR的原则与思路
5.6.2 机网协调规划以降低SSR风险
5.6.3 量化评估以定位SSR风险
5.6.4 机网协调的SSR防控体系
5.6.5 SSR防控方案的技术经济比较
5.7 本书重点关注的SSR控制与保护方法
参考文献
第6章 次同步谐振的附加励磁阻尼控制SEDC
6.1 SEDC原理与应用概述
6.1.1 基本原理
6.1.2 关键技术
6.1.3 研发与应用历程回顾
6.2 多模式SEDC及其优化设计
6.2.1 多模式SSR阻尼控制思路与基本结构
6.2.2 反馈信号选择
6.2.3 前置信号处理
6.2.4 模式滤波器的设计
6.2.5 比例移相式控制规律
6.2.6 输出限幅
6.2.7 控制规律及其参数的优化设计问题
6.3 SEDC控制效果分析
6.3.1 采用特征值方法验证SEDC提高模式阻尼和镇定SSR的效果
6.3.2 采用时域仿真方法验证SEDC抑制SSR和改善其暂态特性的效果
6.4 SEDC与励磁系统的配合
6.4.1 励磁系统整流控制方式对SEDC控制信号通过性的影响分析
6.4.2 SEDC对励磁系统主要常规功能的影响分析
6.5 SEDC工业装置
6.5.1 SEDC装置的硬件结构
6.5.2 SEDC装置的软件开发
6.5.3 SEDC工业装置的外观
6.5.4 SEDC工业装置的功能特点
6.6 SEDC提高扭振模式阻尼的激励与抑制试验
6.6.1 试验原理
6.6.2 试验环境
6.6.3 主要试验内容及其结果
6.6.4 试验小结
6.7 SEDC的限制条件
6.8 SEDC在国内的应用
参考文献
第7章 基于晶闸管控制电抗器的次同步谐振阻尼控制（TCR/SSDC）
7.1 应用SVC抑制SSR的研发历程回顾
7.2 基于基波导纳次同步频率调制的TCR/SSDC控制方法
7.2.1 TCR的模型分析和次同步控制机理
7.2.2 工频电纳次同步频率调制的时域仿真分析
7.2.3 工频电纳次同步调制的设备试验
7.2.4 多模式TCRSSDC基本结构
7.3 TCR/SVC及其多模式SSDC的优化设计
7.3.1 锦界串联电容补偿输电系统及其SSR问题分析
7.3.2 TCR/SVC的接入电路结构
7.3.3 SVC容量设计
7.3.4 SSDC的优化设计
7.4 SVC-SSDC的控制效果分析
7.4.1 小扰动情况的特征值分析验证
7.4.2 仿真分析验证
7.5 SVC/SSDC对机网系统的影响
7.5.1 对系统电压的影响
7.5.2 谐波影响
参考文献
第8章 基于遗传-模拟退火算法的次同步谐振控制参数优化设计
8.1 次同步谐振控制参数设计概述
8.1.1 设计目标
8.1.2 控制系统参数的一般设计流程
8.1.3 基于近似线性系统模型的约束优化设计问题
8.2 基于遗传模拟退火算法的参数优化方法
8.2.1 遗传模拟退火算法简介
8.2.2 遗传模拟退火算法流程
8.2.3 遗传模拟退火算法的实现与应用
8.3 基于遗传模拟退火算法的SEDC比例-移相参数设计
8.4 基于遗传模拟退火算法的SVC-SSDC比例移相参数设计
参考文献
第9章 阻塞滤波器
9.1 应用无源滤波器防范SSR的研发概述
9.1.1 串联型（阻塞）滤波器
9.1.2 并联型滤波器
9.1.3 旁路型滤波器
9.1.4 应用情况
9.2 托克托SSR防治工程概述
9.2.1 托克托电厂及其串联电容补偿输电系统
9.2.2 串联电容补偿引发的SSR问题
9.2.3 BF方案及其问题
9.2.4 改进BF方案及其实施
9.3 串联电容补偿引发的SSR风险分析
9.3.1 系统分析的评价方式
9.3.2 特征值分析
9.3.3 模式阻尼的参数灵敏度分析
9.3.4 时域仿真分析
9.3.5 风险分析小结
9.4 BF及其引发IGE-SSR的分析
9.4.1 电路结构与参数
9.4.2 BF投运引发的自激现象
9.4.3 BF电路的阻抗-频率特性
9.4.4 特征值分析
9.4.5 时域仿真分析
9.4.6 BF引发IGE-SSR的分析小结
9.5 BF的优化修正设计
9.5.1 BF可修正的参数分析
9.5.2 BF可能的修正方案及其对比分析
9.5.3 BF电抗支路品质因数TI和IGE模式阻尼的影响分析
9.5.4 BF增补电阻的参数优化设计
9.5.5 修正BF的控制效果分析
9.6 修正ＢＦ的现场试验
9.7 托克托电厂BF的工程应用及经验小结
参考文献
第10章 基于电力电子变流器的次同步阻尼控制方法
10.1 技术发展趋势和实际工程背景
10.2 GTSDC的原理与构成
10.2.1 基本原理
10.2.2 GTSDC的构成
10.2.3 MSDC的构成
10.2.4 CTI的构成
10.2.5 GTSDC的技术、经济特点
10.2.6 GTSDC与常规STATCOM和有源滤波器的联系
10.2.7 GTSDC的关键技术
10.3 多模式次同步阻尼控制器（MSDC）
10.3.1 MSDC的控制策略
10.3.2 模式滤波器设计
10.3.3 增益和相位补偿的设计
10.3.4 补偿电流计算器
10.4 CTI及其控制系统
10.4.1 主电路结构
10.4.2 CTI主要参数的设计
10.4.3 CTI的控制
10.5 GTSDC的模型分析
10.5.1 建模方法
10.5.2 详细电路模型和可控电流源简化模型
10.5.3 近似线性化模型
10.6 GTSDC提供的电气阻尼分析
10.6.1 实际注入机组电流
10.6.2 电气阻尼系数的推导
10.6.3 相位补偿设计原则
10.7 装置研发
10.8 上都电厂6号机组GTSDC的试验分析
10.8.1 试验工况与主要试验项目
10.8.2 GTSDC控制参数的现场整定
10.8.3 信号注入激励及提高模式阻尼的测试
10.8.4 GTSDC抑制持续激励扭振的试验
10.8.5 试验结论
10.9 GTSDC对机网系统的影响分析
参考文献
第11章 次同步谐振的保护
11.1 次同步谐振保护的研究与应用情况概述
11.2 电厂侧次同步谐振协调保护系统
11.2.1 体系结构
11.2.2 机组层次的TSR
11.2.3 电厂层次的协调机制
11.2.4 跳闸逻辑及其定值小结
11.2.5 保护系统的特点小结
11.3 疲劳寿命损失的在线估计方法
11.3.1 相关基本概念
11.3.2 方法概述
11.3.3 轴系机械扭矩的在线辨识
11.3.4 FLoL的在线计算
11.4 工程应用
11.4.1 保护定值设置
11.4.2 一次短路故障的保护响应过程及其分析
11.4.3 保护动作过程分析
参考文献
第12章 次同步谐振的测试
12.1 测试技术概述
12.2 次同步谐振/扭振的可控激励
12.2.1 基本概念与方法综述
12.2.2 附加励磁信号注入激励
12.2.3 定子侧电流注入激励
12.2.4 电网侧操作/扰动激励
12.3 机组轴系扭振参数的测试与辨识
12.3.1 已有方法小