機網(wǎng)次同步扭振抑制機理與工程實踐

目錄
劉吉臻院士序
楊昆常務副理事長序
前言
第1章緒論1
1.1大型火電機組軸系次同步扭振問題的由來1
1.1.1串補引發(fā)的次同步諧振問題1
1.1.2直流輸電引起的次同步扭振問題3
1.1.3新能源引起的次同步扭振問題4
1.2大型火電機組軸系次同步扭振問題的基本術(shù)語與含義6
1.3大型火電機組軸系次同步扭振的機理分析7
1.3.1串補引起次同步諧振的機理7
1.3.2高壓直流輸電引起火電機組次同步扭振的機理8
1.3.3新能源發(fā)電引發(fā)次同步扭振的機理9
1.4國內(nèi)典型火電機組軸系次同步扭振問題及特點10
1.4.1國內(nèi)大型火電基地外送系統(tǒng)的次同步扭振問題10
1.4.2錦界電廠一、二期串補送出系統(tǒng)的次同步扭振問題及特點11
1.4.3呼倫貝爾直流串補外送系統(tǒng)的次同步扭振問題及特點12
1.4.4錫林郭勒特高壓交直流風火聯(lián)合外送系統(tǒng)次同步扭振問題及特點12
1.5大型火電機組軸系次同步扭振的危害與抑制技術(shù)要求13
1.5.1大型火電機組軸系次同步扭振的危害13
1.5.2大型火電機組軸系次同步扭振的抑制技術(shù)要求15
本章主要參考文獻16
第2章機網(wǎng)軸系耦合次同步扭振分析18
2.1機網(wǎng)機電耦合振蕩模型18
2.1.1機組軸系模型18
2.1.2機組電氣模型21
2.1.3電網(wǎng)電氣模型27
2.1.4高壓直流輸電模型34
2.1.5機組與電網(wǎng)機電耦合振蕩完整模型36
2.2機電耦合電磁暫態(tài)數(shù)值仿真38
2.2.1時域仿真法原理38
2.2.2算例分析39
2.3特征值分析40
2.3.1特征值分析法原理40
2.3.2算例分析41
2.4復轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析42
2.4.1復轉(zhuǎn)矩系數(shù)法原理42
2.4.2算例分析43
2.5頻率掃描44
2.6機組作用系數(shù)法45
2.7幾種分析方法的比較46
2.8本章小結(jié)46
本章主要參考文獻47
第3章汽輪發(fā)電機組軸系扭振的動力學分析模型與方法48
3.1軸系扭振的集中質(zhì)量模型分析方法49
3.1.1微元段扭轉(zhuǎn)振動方程49
3.1.2集中質(zhì)量模型50
3.1.3任意回轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動慣量的計算方法53
3.1.4規(guī)則圓柱形軸段慣量和剛性系數(shù)的求取54
3.2軸系扭振的連續(xù)質(zhì)量模型分析方法55
3.2.1連續(xù)質(zhì)量模型55
3.2.2連續(xù)質(zhì)量模型的?；椒?8
3.3長葉片彎振的分支系統(tǒng)模型64
3.3.1旋轉(zhuǎn)葉片的彎曲振動方程65
3.3.2長葉片彎振的集中質(zhì)量模型66
3.3.3長葉片彎振的連續(xù)質(zhì)量模型69
3.3.4軸系扭振和葉柵彎振的耦合振動71
3.4基于有限元數(shù)值模型的軸系耦合振動分析方法73
3.4.1軸系耦合振動有限元分析的基本原理73
3.4.2汽輪機軸系耦合振動的有限元建模方法76
3.5本章小結(jié)79
本章主要參考文獻79
第4章汽輪機組軸系扭振的疲勞強度分析理論與方法81
4.1結(jié)構(gòu)疲勞分析的基本理論81
4.1.1疲勞的基本概念81
4.1.2S-N曲線估計86
4.1.3扭振疲勞損傷100
4.2汽輪機組軸系扭振疲勞分析方法100
4.2.1基本原理101
4.2.2方法實施及算例103
4.3本章小結(jié)107
本章主要參考文獻107
第5章汽輪發(fā)電機組軸系扭振保護與扭振特性參數(shù)測量方法108
5.1汽輪發(fā)電機組軸系的扭應力限值與設計要求108
5.1.1軸系扭振擾動來源及其影響108
5.1.2軸系扭振疲勞的壽命分配原則109
5.1.3嚴重擾動對軸系影響的分析與處理111
5.2汽輪發(fā)電機組軸系扭振保護設備及其定值112
5.3汽輪發(fā)電機組軸系扭振固有頻率的測量方法114
5.3.1測量要求115
5.3.2軸系扭振固有頻率的試驗測量方法115
5.3.3其他問題116
5.4汽輪發(fā)電機組軸系扭振機械阻尼系數(shù)測量與數(shù)據(jù)處理方法116
5.4.1軸系扭振模態(tài)阻尼系數(shù)的計算方法116
5.4.2汽輪機軸系扭振的電氣阻尼和機械阻尼118
5.5本章小結(jié)119
本章主要參考文獻120
第6章汽輪發(fā)電機組軸系暫態(tài)扭矩特性及作用因素分析121
6.1暫態(tài)扭矩放大問題121
6.2影響暫態(tài)扭矩放大的因素123
6.2.1串補投運對發(fā)電機暫態(tài)扭矩的影響123
6.2.2故障位置對發(fā)電機暫態(tài)扭矩的影響123
6.3故障發(fā)生后發(fā)電機暫態(tài)扭矩變化情況124
6.3.1故障后短期線路電流和發(fā)電機暫態(tài)扭矩分析124
6.3.2故障后短期暫態(tài)扭矩與軸系SSR關系分析126
6.3.3基于STATCOM電流調(diào)制的SSR抑制裝置輸出電流分析127
6.3.4故障發(fā)生后電流和暫態(tài)扭矩定量分析131
6.4本章小結(jié)135
本章主要參考文獻135
第7章次同步扭振抑制方法與比較136
7.1抑制次同步扭振的基本原理136
7.2次同步扭振的抑制方法及其效果136
7.2.1基于SVC電流調(diào)制的動態(tài)穩(wěn)定器137
7.2.2基于STATCOM電流調(diào)制的動態(tài)穩(wěn)定器137
7.2.3調(diào)整汽輪發(fā)電機組軸系參數(shù)137
7.2.4附加勵磁阻尼控制器138
7.2.5阻塞濾波器139
7.2.6改變系統(tǒng)運行方式140
7.2.7可控串補141
7.2.8旁路阻尼濾波器141
7.2.9直流附加次同步阻尼控制器142
7.2.10其他FACTS控制方法142
7.3次同步扭振抑制方法的綜合比較143
7.4網(wǎng)側(cè)與機端接入抑制方法的對比145
7.5機端接入兩種方式的比較146
7.6本章小結(jié)148
本章主要參考文獻148
第8章基于SVC電流調(diào)制的動態(tài)穩(wěn)定器149
8.1SVC工作原理及數(shù)學模型149
8.2SSR/SSO-DSⅠ抑制SSO的基本原理155
8.2.1抑制機理155
8.2.2阻尼轉(zhuǎn)矩分析157
8.2.3SSO-DS抑制SSR容量選擇160
8.3SSR/SSO-DSⅠ控制器結(jié)構(gòu)161
8.3.1控制結(jié)構(gòu)161
8.3.2濾波器設計163
8.4控制器參數(shù)設計164
8.4.1系統(tǒng)建模164
8.4.2控制器參數(shù)設計的基本原則165
8.4.3控制器參數(shù)優(yōu)化建模165
8.4.4基于GASA的參數(shù)優(yōu)化設計166
8.5算例系統(tǒng)應用與驗證168
8.6本章小結(jié)169
本章主要參考文獻169
第9章基于STATCOM電流調(diào)制的動態(tài)穩(wěn)定器170
9.1STATCOM的工作原理170
9.2SSR/SSO-DSⅡ抑制SSO的基本原理172
9.2.1控制器接線方式173
9.2.2抑制原理分析173
9.3SSR/SSO-DSⅡ控制器結(jié)構(gòu)175
9.3.1控制器框架176
9.3.2阻尼分析177
9.4控制器參數(shù)設計179
9.4.1控制器參數(shù)設計說明179
9.4.2阻尼信號控制回路參數(shù)設計說明180
9.4.3控制器參數(shù)優(yōu)化建模問題181
9.4.4基于GASA的參數(shù)優(yōu)化方法181
9.5算例系統(tǒng)應用與驗證182
9.6本章小結(jié)182
本章主要參考文獻182
第10章次同步扭振在線監(jiān)測與分析評估系統(tǒng)184
10.1次同步扭振在線監(jiān)測與分析評估的必要性184
10.2次同步扭振在線監(jiān)測與分析評估系統(tǒng)的構(gòu)成184
10.2.1在線監(jiān)測與分析評估系統(tǒng)的構(gòu)成184
10.2.2監(jiān)測系統(tǒng)在實際工程的布局及接線方式184
10.3次同步扭振在線監(jiān)測與分析評估系統(tǒng)的功能187
10.3.1監(jiān)測終端系統(tǒng)的功能187
10.3.2上位監(jiān)測系統(tǒng)的功能188
10.4次同步扭振在線監(jiān)測與分析評估系統(tǒng)工程應用案例191
10.4.1案例1191
10.4.2案例2194
10.5本章小結(jié)198
第11章動態(tài)穩(wěn)定器的工程調(diào)試技術(shù)199
11.1次同步扭振的全數(shù)字建模及仿真199
11.2基于RTDS的動態(tài)穩(wěn)定器調(diào)試試驗200
11.2.1RTDS試驗平臺構(gòu)成200
11.2.2全數(shù)字與數(shù)?；旌蠈Ρ确抡嬖囼?00
11.2.3控制參數(shù)優(yōu)化及工況驗證RTDS仿真試驗202
11.2.4RTDS模擬現(xiàn)場調(diào)試試驗203
11.3動模試驗203
11.4現(xiàn)場試驗205
11.4.1機組模態(tài)頻率測定試驗205
11.4.2參數(shù)有效性驗證試驗206
11.5工程調(diào)試案例206
11.6本章小結(jié)209
第12章汽輪發(fā)電機組軸系扭振分析的工程實踐210
12.1扭振特性的分析計算與工程測量比較210
12.1.1不同模型計算方法的模態(tài)特性結(jié)果213
12.1.2現(xiàn)場實測扭振特性數(shù)據(jù)與分析214
12.2S-N曲線的類型與選擇220
12.2.1原西屋公司S-N曲線估計方法220
12.2.2某國內(nèi)制造廠S-N曲線估計方法220
12.2.3直接依據(jù)材料手冊查圖表的S-N曲線估算方法221
12.2.4不同方法估算S-N曲線的差異性223
12.3套裝聯(lián)軸器的應力集中問題224
12.3.1套裝工藝對聯(lián)軸器組件應力分布的影響225
12.3.2旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對聯(lián)軸器組件應力分布的影響226
12.3.3扭功率對聯(lián)軸器組件應力分布的影響227
12.3.4扭功率與聯(lián)軸器組件危險部位應力之間的關系228
12.4扭振抑制的效果比較229
12.5軸系扭振監(jiān)控中的幾個問題231
12.5.1扭振監(jiān)測點的選擇231
12.5.2扭振保護定值與動作策略232
12.6本章小結(jié)233
本章主要參考文獻233
第13章串補送出系統(tǒng)機組軸系次同步扭振的解決方案與工程實踐234
13.1錦界電廠一、二期串補送出系統(tǒng)的次同步諧振問題234
13.1.1錦界電廠一、二期次同步扭振問題的特征值分析235
13.1.2錦界電廠一、二期次同步扭振問題的小擾動時域仿真236
13.1.3錦界電廠一、二期次同步扭振問題的大擾動時域仿真238
13.2錦界電廠一、二期SSR抑制措施的選擇240
13.3抑制次同步扭振同型并列機組非機端對稱接入方式241
13.3.1系統(tǒng)接線對阻尼效果影響分析242
13.3.2SSR-DSⅠ控制信號的選取247
13.3.3SSR-DSⅠ移相補償環(huán)節(jié)參數(shù)選取250
13.4SSR-DSⅠ的應用251
13.4.1SSR-DSⅠ的次同步諧振抑制作用特征值分析251
13.4.2故障擾動時域仿真驗證254
13.5基于SVC電流調(diào)制的錦界電廠次同步扭振抑制工程應用方案256
13.5.1典型系統(tǒng)擾動下SVC抑制SSO的作用257
13.5.2SSR-DSⅠ容量及其對SSO抑制效果262
13.6工程應用效果265
13.7本章小結(jié)268
本章主要參考文獻268
第14章多機型多模態(tài)下各機組軸系次同步扭振綜合抑制方案與工程實踐269
14.1多機型多模態(tài)系統(tǒng)269
14.1.1錦