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海上风电并网系统次/超同步振荡自适应抑制方法及其硬件在环测试分析

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电力建设 2025年

作者：曾志杰黄霆李浩志张应灵鲍国俊谢小荣国网福建省电力有限公司电力科学研究院新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 国网福建省电力有限公司

当前海上风电规模增长迅猛，存在电力电子变流器及其控制主导的振荡风险。针对海上风电场经交流送出系统的次/超同步振荡问题，介绍了某海上风电集群接入片区发生的振荡案例，并结合该场景需求设计了一种自适应振荡抑制策略，采用振荡... 详细信息

当前海上风电规模增长迅猛，存在电力电子变流器及其控制主导的振荡风险。针对海上风电场经交流送出系统的次/超同步振荡问题，介绍了某海上风电集群接入片区发生的振荡案例，并结合该场景需求设计了一种自适应振荡抑制策略，采用振荡频率辨识和参数在线调节应对振荡特征的复杂多变，通过网侧集中式抑制的方式避免了对风电机组的逐一改造。研制了控制器样机并基于RTDS开展硬件在环仿真测试，结果表明，抑制方法在振荡频率改变时始终能有效抑制振荡。

关键词：海上风电次/超同步振荡自适应抑制硬件在环测试

应用静止同步补偿器抑制次同步谐振的模态互补电流控制方法

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中国电机工程学报 2010年第34期30卷 22-27页

作者：李志鹏谢小荣电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

提出一种应用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)的模态互补电流控制方法。该方法采用发电机转速偏差信号作为反馈,动态生成与各模态频率互补的补偿电流信号。STATCO... 详细信息

提出一种应用静止同步补偿器(static synchronous compensator,STATCOM)抑制次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)的模态互补电流控制方法。该方法采用发电机转速偏差信号作为反馈,动态生成与各模态频率互补的补偿电流信号。STATCOM实时跟踪该电流信号,向机组定子注入幅值和相位均可控的次同步和超同步补偿电流,进而在机组内部激发出与扭振模态频率一致的电磁转矩,从而对SSR起到抑制作用。从理论上推导出补偿电流与电气阻尼系数之间的定量关系,并设计控制器参数的优化方法。以某典型厂对网串联补偿输电系统为实例,通过电磁仿真验证上述机制及控制策略的有效性。通过与同背景下采用静止无功补偿器(static var compensator,SVC)抑制SSR方案的比较分析,表明基于上述方法的STATCOM抑制SSR的方案具有一定的技术/经济优越性。

关键词：次同步谐振静止同步补偿器扭振模态复转矩系数法

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电力系统次同步谐振抑制措施综述

电网技术 2010年第12期34卷 74-79页

作者：田旭姜齐荣谢小荣清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

在远距离大容量的输电线路中加入串补电容可以提高系统的输送能力,但是会出现次同步谐振问题,危及发电机组轴系安全和电力系统的稳定。阐述了次同步谐振问题产生的机理及现有的抑制措施。并对工程实际中常用的几种抑制措施的原理、功能... 详细信息

在远距离大容量的输电线路中加入串补电容可以提高系统的输送能力,但是会出现次同步谐振问题,危及发电机组轴系安全和电力系统的稳定。阐述了次同步谐振问题产生的机理及现有的抑制措施。并对工程实际中常用的几种抑制措施的原理、功能及经济性进行了分析和比较,指出了各种措施的优缺点。最后根据经济技术比较的结果,给出了具有较好应用前景的抑制方案。

关键词：次同步谐振抑制措施双间隙闪络静止同步补偿器附加励磁阻尼控制

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电力系统振荡研究进展

科学通报 2020年第12期65卷 1119-1129页

作者：谢小荣李浩志清华大学电机系电力系统及大型发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

电力系统是现代社会的重要基础设施,也是迄今世界上最大最复杂的人造系统之一,其主体是建立在50/60 Hz工频上的自持振荡系统;但电力系统内部机械、电磁或其耦合的多时间尺度动态在特定条件下可能引发工频之外的往复能量交换,即所谓"电... 详细信息

电力系统是现代社会的重要基础设施,也是迄今世界上最大最复杂的人造系统之一,其主体是建立在50/60 Hz工频上的自持振荡系统;但电力系统内部机械、电磁或其耦合的多时间尺度动态在特定条件下可能引发工频之外的往复能量交换,即所谓"电力系统振荡",会影响电网正常运行,造成稳定性或电能质量问题,危及设备个体和系统整体的安全性.本文探讨了电力系统振荡的概念和分类,回顾了电力系统振荡(包括低频振荡、汽轮机组次同步谐振和风电次/超同步振荡)的研究历史,并对新一代电力系统在高比例可再生能源和电力电子设备接入背景下面临的宽频带振荡问题进行了评述,展望了其建模、分析与控制研究的新挑战.

关键词：电力系统低频振荡次同步谐振/振荡宽频带振荡阻尼控制

基于励磁注入激励法测试并辨识机组扭振模态参数

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清华大学学报（自然科学版） 2010年第11期50卷 1762-1766页

作者：谢小荣张晓晋张远取清华大学电机工程与应用电子技术系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

该文提出一种基于励磁注入激励法来测试和辨识机组模态频率和模态阻尼的方法,用以正确评估次同步谐振风险和研究应对策略。方法包括3个步骤:首先对运行机组励磁系统注入模态信号激发可控扭振,精确检测轴系次同步模态频率;然后采用模态... 详细信息

该文提出一种基于励磁注入激励法来测试和辨识机组模态频率和模态阻尼的方法,用以正确评估次同步谐振风险和研究应对策略。方法包括3个步骤:首先对运行机组励磁系统注入模态信号激发可控扭振,精确检测轴系次同步模态频率;然后采用模态滤波和DFT(discrete Fouriertransform)校正算法计算各扭振模态幅值;最后利用最小二乘算法辨识模态阻尼。采用仿真分析验证了方法的理论正确性,并将其成功应用于上都电厂4台机组的扭振参数测试。结果表明:该方法具有精度高、试验成本低、激发模态可控等优点。

关键词：扭振模态频率模态阻尼辨识算法

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同步相量测量的若干关键问题

电力系统自动化 2005年第1期29卷 45-48,76页

作者：李建谢小荣韩英铎清华大学电机系北京市100084

首先,阐述了非额定频率下相量的定义以及数据再同步对相量时标的要求。然后,结合数据再同步的需求分析了频率自适应采样方法在高密度的相量同步情况下的局限性;推导出一种在定间隔采样基础上能够有效消除非额定频率下离散傅里叶变换(DFT... 详细信息

首先,阐述了非额定频率下相量的定义以及数据再同步对相量时标的要求。然后,结合数据再同步的需求分析了频率自适应采样方法在高密度的相量同步情况下的局限性;推导出一种在定间隔采样基础上能够有效消除非额定频率下离散傅里叶变换(DFT)算法产生的频率泄漏影响的相量校正算法。提出一种测试绝对相角测量精度的试验方法,并按照该方法验证了采用所提出的相量校正算法的相量测量单元(PMU)的相角测量精度。最后,通过仿真分析了基于DFT的相量算法的动态特性及其在暂态稳定控制中的适用范围。

关键词：同步相量相量测量单元频率自适应采样定间隔采样相量算法动态特性

面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能容量优化配置分析

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电网技术 2024年第4期48卷 1428-1434,I0009,I0010页

作者：王晰苏开元谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(... 详细信息

为应对以海上风电为代表的海洋新能源并网挑战,水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)受到日益广泛的关注。然而,现有UPHS研究聚焦点距能源电气领域较远,尚无对现实储能工程的容量配置和规划的深入分析。针对此问题,立足(准)稳态视角,围绕水下抽蓄的容量优化配置开展研究。首先,明确海上风电-UPHS系统结构,基于水下抽蓄原理与风电出力特性建立系统模型;之后,以最大化投资收益为目标,构建UPHS容量优化配置模型,求解目标算例风速条件下风电机组、水下储能的最佳容量与实时出力;最后,围绕UPHS关键参数对规划结果的影响开展对比分析。结果表明,水下储能的引入可以大幅提升远海风电场的建设规模与投资收益;同时建设尺寸、利用小时数等储能参数亦会对规划结果产生多角度影响。

关键词：水下抽水蓄能水下储能容量配置海上风电

面向海上风电高效利用的水下抽水蓄能建模与控制

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电网技术 2024年第10期48卷 4167-4173,I0063页

作者：王晰苏开元谢小荣新型电力系统运行与控制全国重点实验室(清华大学电机系) 北京市海淀区100084

水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)是一种适应海洋环境的新型储能方法。针对此前UPHS模型较为粗略且适用范围窄的问题,构建了水下抽蓄的水力-机械-电气多环节暂态模型并开展相关研究。首先,分析推导UPHS各组成部分(... 详细信息

水下抽水蓄能(underwater pumped hydro storage,UPHS)是一种适应海洋环境的新型储能方法。针对此前UPHS模型较为粗略且适用范围窄的问题,构建了水下抽蓄的水力-机械-电气多环节暂态模型并开展相关研究。首先,分析推导UPHS各组成部分(水泵水轮机、调速器、电机、变流器)的物理模型;其次,分别设计了原动机和并网变流器的控制策略;最后,在单机并网和配合海上风电联合外送两种情形的多样化工况下对UPHS进行电磁暂态仿真,验证了模型的可靠性及其应用于海上风电外送功率平抑的有效性。

关键词：水下抽水蓄能暂态模型全功率变频控制水下储能海上风电

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电力系统频率测量综述

电力系统自动化 1999年第3期23卷 54-58页

作者：谢小荣韩英铎清华大学电机工程系

较为全面地综述了国内外在电力系统频率概念及其测量技术方面的研究成果。以观测模型为依据，探讨了各种电力系统频率概念的异同；针对频率测量的目的，提出测量的基本要求；以测频主算法的数值特征为线索对历史上各种测量算法进行了系... 详细信息

较为全面地综述了国内外在电力系统频率概念及其测量技术方面的研究成果。以观测模型为依据，探讨了各种电力系统频率概念的异同；针对频率测量的目的，提出测量的基本要求；以测频主算法的数值特征为线索对历史上各种测量算法进行了系统的分类与评述；讨论了测量的硬件实现及其测试；最后对电力系统频率测量的发展趋势提出看法。

关键词：频率测量电力系统运行控制