一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法
【专利摘要】本发明公开了电力系统运行和控制【技术领域】中的一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法。该方法为：1）对于一个含有一条串补交流线路的多机交流系统，将所有发电机等效为电压源与电感的串联支路；2）对于1）中等效好的多机交流系统，在串补交流线路上引发瞬时三相短路接地故障，待多机交流系统恢复至稳态，计算各发电机的串补作用系数CIF值；3）若该台发电机的串补作用系数CIF值大于或等于TCIF，则该台发电机存在次同步谐振威胁；若该台发电机的串补作用系数CIF值小于TCIF，则该台发电机不存在次同步谐振威胁。本发明方法计算量小，所需用于计算的信息量少，可以有效准确地判断存在次同步谐振SSR威胁的发电机。
【专利说明】一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统运行和控制【技术领域】，特别涉及一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法。
【背景技术】
[0002]串联电容补偿技术在交流输电系统中应用广泛，这是因为它是一种快速有效、成本较低且较为安全的增加系统稳态、暂态稳定性的方法。在我国西北，内蒙，东北等电网中，发电机组经过串补交流线路连入主网架的拓扑结构十分常见。然而，串补电容(C)与线路电感(L)之间形成的LC谐振回路会放大次同步频率下的扰动信号，当该扰动信号传递到发电机端时会激发轴系各质量块之间的相对扭振，严重时甚至致使发电机轴系断裂，这种现象就是次同步谐振(SubSynchronous Resonance, SSR)现象。
[0003]1970年在美国Mohave电厂首次发生了由发电机端串补交流线路引发的次同步谐振SSR现象。之后随着人们对次同步谐振SSR的深入研究，提出了一种快速的筛选方法，即频率扫描法。在使用频率扫描法中，需要保留待研究发电机详细轴系模型，等效其他发电机为电压源形式，之后一台一台发电机进行频率扫描并判断是否电气谐振频率与其轴系固有频率互补，从而得出该发电机是否具备次同步谐振SSR潜在威胁。那么在这种筛选方法中就必须:1)得知发电机详细轴系参数和发电机本身参数；2)当更换待研究发电机时，需要重复等效工作。由于以上两个条件，则会造成以下两个后果:1)在电网规划阶段，并不知道发电机及其轴系模块的详细参数，更多的情况则是只知道发电机大概容量和电压等级，那么应用频率扫描法进行筛选就会遇到困难；2)在多台发电机系统中，重复等效工作的工作量十分繁重。如N台发电机系统，在研究其中一台时需要等效剩下N-1台发电机，当研究下一台发电机时，需要再次等效其余N-1台发电机(包括等效第一次被研究的发电机)，如此类推，做完全部系统判断需要等效工作的次数是N* (N-1)次。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提出一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法，其特征在于，该方法的具体步骤为:
[0005]步骤1:对于一个含有一条串补交流线路的多机交流系统，将所有发电机等效为电压源与电感的串联支路；
[0006]步骤2:对于步骤I中等效好的多机交流系统，在串补交流线路上引发瞬时三相短路接地故障，待多机交流系统恢复至稳态，计算各发电机的串补作用系数CIF值；
[0007]步骤3:若该台发电机的串补作用系数CIF值大于或等于串补作用系数CIF的阈值TaF，则该台发电机存在次同步谐振威胁；若该台发电机的串补作用系数CIF值小于串补作用系数CIF的阈值TaF，则该台发电机不存在次同步谐振威胁。
[0008]所述步骤I中的等效方式如下:
[0009]对于一个含有一条串补交流线路的多机交流系统，其中第q台发电机的额定容量为S,，额定电压为U,，q=l，2，…，将第q台发电机等效为电压源与电感的串联支路，额定电压等效为电压源的输出电压Uq，与其串联的电感的电抗值Xq的计算方法为:
【权利要求】
1.一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法，其特征在于，该方法的具体步骤为: 步骤1:对于一个含有一条串补交流线路的多机交流系统，将所有发电机等效为电压源与电感的串联支路； 步骤2:对于步骤I中等效好的多机交流系统，在串补交流线路上引发瞬时三相短路接地故障，待多机交流系统恢复至稳态，计算各发电机的串补作用系数CIF值； 步骤3:若该台发电机的串补作用系数CIF值大于或等于串补作用系数CIF的阈值TaF，则该台发电机存在次同步谐振威胁；若该台发电机的串补作用系数CIF值小于串补作用系数CIF的阈值TaF，则该台发电机不存在次同步谐振威胁。
2.根据权利要求1所述的一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法，其特征在于，所述步骤I中的等效方式如下: 对于一个含有一条串补交流线路的多机交流系统，其中第q台发电机的额定容量为S,，额定电压为Uq，q=l，2，…，将第q台发电机等效为电压源与电感的串联支路，额定电压等效为电压源的输出电压Uq，与其串联的电感的电抗值Xq的计算方法为:
3.根据权利要求2所述的一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法，其特征在于，所述步骤2中串补作用系数CIF值的计算公式为: 1)若第q台发电机所在交流母线上，有一条串补交流线路和N条非串补交流线路，则第q台发电机的串补作用系数CIF值的计算公式为:
4.根据权利要求1所述的一种基于串补作用系数的次同步谐振风险筛选方法，其特征在于，所述串补作用系数CIF的阈值Tot取0.2。
【文档编号】H02J3/00GK103904651SQ201410149209
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】刘崇茹, 李海峰, 林周宏, 田鹏飞, 洪国巍, 李庚银 申请人:华北电力大学