【正文】 現(xiàn)象和移相器的有效性。電力系統(tǒng)控制中一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的控制信號(hào)是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 G 作為控制器的增益，是受移相器中晶閘管的額定值限制的；并且 T 作為控制器的時(shí)間常數(shù)，是由控制電路決定的。帕克的兩軸模型 [12]被用來描述發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng)。 圖 1: 系統(tǒng) — 1 網(wǎng)絡(luò) 汽輪發(fā)電機(jī)的軸包含四個(gè)模塊：勵(lì)磁機(jī)（ EXC),，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（ GEN），一個(gè)低壓缸（ LP）和一個(gè)高壓缸（ HP）。就基于簡單的 IEEE 第二基準(zhǔn)下的系統(tǒng) — 1 網(wǎng)絡(luò)而言，發(fā)電機(jī)端子和其它輸電線路上的移相器的放置方式正在被人們研究和比較。 這篇文章進(jìn)一步 研究了移相器基于 IEEE第二個(gè) SSR基準(zhǔn)的系統(tǒng) — 模態(tài)下抑制次同步振蕩的效果。這個(gè)轉(zhuǎn)矩將推動(dòng)轉(zhuǎn)子振蕩并且使振蕩幅度隨 時(shí)間成倍增長。此外，在某些情況下，振蕩還可能導(dǎo)致汽輪發(fā)電機(jī)定子軸承嚴(yán)重?fù)p壞。 關(guān)鍵詞 ： 次同步振蕩；模態(tài)速度；移相器；阻尼因子；串聯(lián)電容補(bǔ)償 0 引言 相對(duì)其它方法而言，電力系統(tǒng)中串聯(lián)電容補(bǔ)償是一種經(jīng)濟(jì)且實(shí)用的方式，它可以提供更好的傳輸容量，穩(wěn)定性及運(yùn)行特性。另一種新的值得推薦的控制方法是以 發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和 /或模態(tài)速度偏差為移相 器的 控制信號(hào) 。第四卷第三期 IEEE 能 量 轉(zhuǎn) 換 匯 刊 1989 年 9 月 IEEE Transactions on Energy Conversion 基于移相器的次同步振蕩阻尼 凱鑫 1 , Gee L. Kusic2 （ 1. IEEE 會(huì)員 Ratelco 電子公司 , 華盛頓 西雅圖 商業(yè)街 1260, 98109。網(wǎng)絡(luò)中合理布置移相器來有效抑制次同步振蕩也已經(jīng)被研究，人們通過使用 一 種 特征值分析方法來研究這種方法的 有效性。然而，串聯(lián)電容器的出現(xiàn)使得電力系統(tǒng)次同步振蕩現(xiàn)象呈上升趨勢 [1,2]。在70 年代早期，莫哈維電廠的一起次同步振蕩事件就造成了汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的損壞 [4]。人們已經(jīng)提出了一些通過調(diào)節(jié)實(shí)際的潮流來抑制次同步振蕩的方法，（ 89 WM 0266 EC 該文章受到美國電力工程學(xué)會(huì)下的美國能源發(fā)展和發(fā)電委員會(huì)的推薦和批準(zhǔn)，并于 1989 在 IEEE/PES 冬季會(huì)議上得以陳述，時(shí)間是 1989 年 1 月 29日至 2 月 3 日，在紐約。這項(xiàng)研究表明，除了發(fā)電機(jī)速度偏差量可以作為移相器的控制信號(hào)外，模態(tài)速度傳感可以為相關(guān)的模態(tài)振蕩提供明顯的正阻尼作用。 1 分析 發(fā)電機(jī)和電力系統(tǒng) IEEE 第二基準(zhǔn)模 態(tài)下的系統(tǒng) — 1 可以被用來分析和計(jì)算機(jī)仿真研究 [11]。這個(gè)軸系在頻率 ， 和 處有三個(gè)扭轉(zhuǎn)模態(tài)。一個(gè)阻尼繞組和一個(gè)勵(lì)磁繞組表示轉(zhuǎn)子電路的 d 軸，而兩個(gè)阻尼繞組表示 q 軸，變壓器和傳輸線路由集總參數(shù)表示，系統(tǒng)中所有數(shù)值是以標(biāo)幺值的形式給定 [11]。皮特虎茲先生是西屋電氣公司的一名研究人員，他建議對(duì)于現(xiàn)有設(shè)備來說，移相器的角度改變范圍應(yīng)該小于 6 度或 弧度。然而，我們的目標(biāo)是去抑制模態(tài)振蕩，所以把模態(tài)速度作為控制信號(hào)是值得探討的。系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)是發(fā)電機(jī) 90％ 的額定功率被無窮大系統(tǒng)以 的滯后功率因數(shù)吸收，故在這種情形下系統(tǒng)是線性化的。如果所有特征值的實(shí) 部都是負(fù)值，那么系統(tǒng)是穩(wěn)定的。下面這個(gè)例子將使用特征值分析法來研究移相器的阻尼效果： 圖 3：阻尼因子％對(duì)退出運(yùn)行的移相器的串聯(lián)補(bǔ)償 例 1：發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 ωG作為控制信號(hào)反饋給移相器 例 11：移相器裝在發(fā)電機(jī)端 例 12：移相器裝在 1 號(hào)傳輸線上 例 13：移相器裝在 2 號(hào)傳輸線上 這三例中的每一種情形，都要在增益 G 分別為 1 10 和 5 三種情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 比較圖 4,5,6 可以看到， G 和 T 都會(huì)影響到阻尼因子，移相器放在網(wǎng)絡(luò)中的不同位置時(shí)對(duì)抑制次同步振蕩有不同的影響效果。 例 3：多個(gè)信號(hào)的結(jié)合。 當(dāng)把發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速也作為一種控制信號(hào)時(shí)，移相器抑制振蕩的效果將變得更加明顯。 177。(unstable) 177。(unstable) 177。 177。 177。 177。 177。在計(jì)算機(jī)仿真中，做出如下假設(shè)： 勵(lì)磁電壓是常數(shù)且對(duì)應(yīng)于預(yù)干擾工作狀態(tài)。 40％的機(jī)械轉(zhuǎn)矩施加到低壓缸， 60％ 的機(jī)械轉(zhuǎn)矩施加到高壓缸。同樣，這個(gè)相位超前電路的參數(shù)取決于很多因素，優(yōu)化它們并不是一個(gè)簡單的任務(wù)。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速 ΔωG作為控制信號(hào)，控制器的增益是 5 且時(shí)間常數(shù)是 秒 。 圖 11：移相器退出運(yùn)行時(shí)的 ωG振蕩 圖 12：發(fā)電機(jī)端裝有移相器時(shí)的 ωG振蕩 圖 13： 1 號(hào)線路上裝有移相器時(shí)的 ωG振蕩 圖 14： 2 號(hào)線路上裝有移相器 時(shí)的 ωG 振蕩 圖 15：發(fā)電機(jī)端裝有移相器， G=5， T= 圖 16：發(fā)電機(jī)端裝有移相器， G=5， T=秒時(shí)的 ωG 振蕩 秒時(shí)的 ωG 振蕩