次同步谐振方案

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次同步振荡数据分析方法及应用

在电力系统中，有很多情况会发生次同步振荡，我们如何对其进行有效分析是研究次同步振荡问题的关键。

1.理论基础：

对于次同步振荡的问题，我们在研究这个问题的时候应该首先了解次同步振荡的常见基本类型和分析方法。

1.1常见的基本类型：

第 1 类形态源于旋转电机的轴系扭振，中旋转电机包括大型汽轮机组、水轮机组、1-3 型风电机组和大型电动机；系统中的串联电容、高速控制装备/器(包括SVC、LCC-HVDC、VSC-HVDC、PSS/电液调速)以及进行投切操作的开关等对机械扭振做出反应，能导致机组在对应扭振模式上的阻尼转矩减弱乃至变负，成振荡的持续乃至放大。

第2 类形态源于电网中电感(L)-电容(C)构成的电气振荡，交流串补电网、各种滤波电路以及并联补偿都存在构成L-C 振荡的电路元件，从电网来看，于网络元件具正电阻特性，会导致该L-C振荡的持续或发散，旋转电机(包括同步/异步发电/电动机)或者电力电子变流器在特定工况下可能对该振荡模式呈现“感应发电机/负电阻”效应，负电阻超过电网总正电阻时，可能导致L-C 振荡发散；当然，机或变流器也会改变等值电感/电容参数，而在一定程度上改变振荡频率。

第 3 类形态则源于电力电子变流器之间或其与交流电网相互作用产生的机网耦合振荡，第1、2类形态不同，这一形态往往难以从机组或电网侧找到初始的固有振荡模态，果基于阻抗模型来解释，也可以看作是多变流器与电网构成的“虚拟阻抗”在特定频率上出现串联型(阻抗虚部、实部或并联型(阻抗无穷大)谐振的现象。

次同步谐振抑制方法综述

近年来，次同步谐振（SSR）抑制方法在电力系统中受到越来越多的重视和应用。它是一种在系统发电机、变压器、导线等电力设备及热负荷的存在下，通过精确的控制让设备的电动活动不产生谐振的有效干扰抑制手段。本文综述了 SSR制方法的发展现状，探讨了 SSR 制方法的基本原理，介绍了 SSR制技术的关键技术，并重点分析了各种 SSR制方法的特点和国内外应用现状。

一、SSR抑制方法的发展现状

次同步谐振抑制的技术的出现，为电力系统的安全稳定提供了有效的保障。由于次同步谐振抑制方法的发展速度加快，已经成为当今电力系统中重要的控制防护技术之一。近年来，随着次同步抑制技术的发展，诸多技术、方法和抑制深度的自动检测技术也得到了充分的发展，为解决次同步抑制问题提供了有效的保障。

二、SSR抑制方法的基本原理

次同步谐振抑制工作的基本原理是，当电力系统中存在谐振现象时，抑制器会及时检测到谐振的振幅和频率，并根据实际情况采取抑制谐振的措施，由于抑制器的反应速度极快，可以有效地阻止谐振现象的产生，使其电压和频率能够稳定在规定范围内。

三、SSR抑制技术的关键技术

次同步谐振抑制的关键技术主要包括谐振检测、抑制识别和抑制调节等三个主要环节。谐振检测是抑制谐振现象的重要环节，根据检测到的谐振的频率和振幅等，快速的确定谐振的位置，从而更有效的

采取抑制措施。抑制识别是抑制谐振过程中的重要环节，主要是通过对电力系统中谐振现象的精确检测，分析出抑制谐振现象的机理，以便确定正确的抑制策略。最后，抑制调节是次同步谐振抑制过程中最关键的环节，需要根据不同的情况科学选择合理的抑制参数，以提高抑制的效率和准确度。

交、直流电力系统的次同步振荡问题分析方法与应对措施

摘
要：交流串补输电技术和直流输电技术，在提高电力系统的暂态稳定, 增加线路送出功率, 加
强互联电网稳定性的同时也为发电机组的轴系带来了发生扭振的安全隐患问题� 由于上述技术中使用了电容元件和大量的晶闸管元件，在一定条件下造成 "L C " 谐振和 HVD C 控制系统激发扭振，对发电机组轴系安全带来威胁 �文章分析了机组轴系扭振产生的原因，介绍了交, 直流系统次同步谐振 /振荡问题的分析方法和应对措施，以及在具体工程中采用注意的问题 � 关键词：交直流电力系统次同步谐振分析方法应对措施中图分类号： TM 72 文献标识码： A 文章编号： 1 67 4-849 2（2 0 1 0 ） 0 1 -0 0 30 -0 4 � � TI ）和暂态力矩放大作用（Tor q e A m pl i f i ca i on ， TA ） � 1 交, 直流电力系统次同步谐振问题的概述对次同步谐振问题主要关心的是由扭转应力而造成次同步振荡问题最早讨论始于上世纪的 1 9 37 年，但是在 1 9 71 年以前，有关轴系扭振的问题皆未引起足够重视� 在 19 70 年 1 2 月和 1 9 7 1 年 1 0 月，美国 M oha e 电站先后两次因次同步谐振而引起发电机组大轴损坏 �两次事故都是断开该电厂两回带串的轴系损坏，轴系损坏可以由长时间的低幅值扭振积累所致，也可由短时间的高幅值扭振所致� 下图是简单串补输电系统示意图 �

电力系统次同步谐振及低频振荡设计规程

电力系统次同步谐振及低频振荡是一个经常会出现的问题。为了解决这个问题，我国电力行业相继出台了多项相关技术规范和设计规程。

首先，电力系统次同步谐振及低频振荡设计规程要求在电力系统的设计中合理选用合适的电缆型号、敷设方式和地质环境。同时，也需要通过适当的电路分析和电力系统仿真计算，以确保系统的稳定性和可靠性。此外，还需要选择合适的控制策略，对故障进行快速的处理和控制，以避免次同步谐振及低频振荡的发生。

在具体的设计中，需要注意以下几个方面。首先，要充分考虑电力系统的传输特性，选择合适的电源（如电荷等）和负载。其次，需要充分了解线路的特性，比如线路的长度、阻抗等。最后，要根据电力系统的工作情况来合理制定电力系统的运行方案和安全保护方案。

除了上述设计要求外，还需要合理制定合适的测试方案，建立起相关测量和分析体系，以及累积足够的电力系统运行数据和经验，便于对未来可能出现的问题进行分析和研究。

总之，电力系统次同步谐振及低频振荡设计规程是电力系统设计中非常重要的一部分，为电力系统的安全运行和可靠性提供了保障。在实

际设计中，还需要充分了解电力系统的运行特性和各种因素的影响，并根据具体情况制定合适的设计方案和控制策略。只有这样，才能保证电力系统运行的稳定性和可靠性。

次同步谐振方案

中电普安电厂2×660MW新建工程次同步谐振保护方案

编写：（编写人会签）

审核：（编写人会签）

审定：

批准：

日期：二〇一六年七月

一、概述

普安电厂两台机组双回线路33KM接入兴仁换流站，由于兴仁换流站为整流站，故电网中的包含很多谐波分量，有可能存在低于工频的谐波分量，这些谐波分量可能在某个频段与电网及普安电厂发电机变压器组产生电气谐振。当这些谐振的频率与发电机组轴系的固有扭振频率互补时（此时这两个频率之和等于系统的同步频率）或者说汽轮机发电机组轴系的自然扭振（普安自然扭振见表1）与折算到转子侧的电气谐振回路的自然振荡频率非常接近时，就会引起大轴的共振。电网和汽轮发电机组的耦合就会产生相互激励，当这种激励可以抵消和超过机械和电磁振荡中的所有阻尼和电阻消耗的能量时，就会在系统中产生次同步振荡，机组轴系将处于扭振状态，产生疲劳损耗，疲劳累计将严重影响转子的机械性能和寿命，严重时可导致大轴产生裂纹，损伤，甚至螺栓剪断、大轴断裂。

表1:普安电厂1-8阶自然扭振频率厂家数据：

二、技术路线

1970年代美国Mohave电厂连续发生两次汽轮发电机组轴系出现严重损伤的事故，该事故由机网交互作用的次同步振荡引起汽轮发电机轴系出现次同步扭振，进而因大轴疲劳损伤。事故发生之后，引起业界的高度重视，经过大量研究，明确了在长距离输电系统中使用电容串补或者高压直流输电的情况下，电源端的汽轮发电机组有可能

存在扭振的风险。

这些年，随着我国电力建设的快速发展，大批煤电能源基地电源点的重点项目已经完成或正在进行。其中不少工程都存在次同步振荡及扭振的问题，典型的有：盘南电厂、发耳电厂（贵广直流），绥中电厂（东北-华北联网高岭背靠背工程），呼伦贝尔电厂、伊敏电厂、鄂温克电厂（呼辽直流），云南威信电厂、镇雄电厂（溪洛渡直流），等等，都由于直流输电而存在不同程度的次步振荡及扭振问题。普安电厂与盘南、发耳同是接入兴仁换流站，面临情况基本类同。

某电厂次同步谐振风险的工程解决方案

陈利,杨灵,曹寒,陈娇红

(东方电气集团东方汽轮机有限公司,四川德阳,618000)

摘要:次同步谐振是在电网系统中一直存在的电力振荡现象,对于远距离输电,尤其是对于引入了各种新能源的电网系统而言,次同步谐振对汽轮发电机组轴系是一个很大的风险,针对机组次同步谐振风险,业内提出了一系列的预防和抑制措施,在工程实践中根据工程实际情况选择最优方案,可以用最低成本有效的解决次同步谐振风险。

关键词:次同步谐振,汽轮机发电机组轴系,工程实践,风险

中图分类号:TK262文献标识码:A文章编号:1674-9987(2023)03-0016-03 Engineering Solution to Subsynchronous Resonance Risk

in a Power Plant

CHEN Li,YANG Ling,CAO Han,CHEN Jiaohong

(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)

Abstract:Subsynchronous resonance is a electric power oscillation phenomenon that has been present in power grid systems.For long-distance transmission,especially for power grid systems with the introduction various new energy sources,subsynchronous resonance is a great risk to the turbine-generator shaft system.For the subsynchronous resonance risk of the unit,a series of prevention and suppressive measures have been proposed in the industry.In engineering practice,the optimal solution is selected based on the actual engineering situation,the subsynchronous resonance risk can be effectively solved with the lowest cost.

上都电厂串补输电系统次同步谐振解决方案研究

期工程 S
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上都电厂串补输电系统
上都电厂送出工程
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的等值系统如图 1 (简称上承线
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第４卷１
补电容和系统等值电感产生的电谐振频率与轴系
扭振模态的互补频率接近时．轴系扭振模态的阻尼会大大降低．在电网受到扰动时导致电机轴系与系统相互作用．起轴系扭振．成轴系损伤甚引造
以保证电网的稳定性和机组的安全性

电力系统次同步振荡及其抑制方法

电力系统次同步振荡是一种频率接近电网同步频率的振荡，可能会对电力系统造成损害。其主要原因是由于输电线路的传输延迟和惯性导致的功率传输不对称性。针对该问题，目前较为常用的抑制方法有以下几种：

1. 安装可控补偿装置：通过补偿装置改善系统传输特性，减小传输延迟，降低频率扰动。

2. 加装动态阻尼器：显著提高电力系统的阻尼比，降低了系统的振荡级别。

3. 控制系统参数辨识：通过对系统参数进行精确的辨识以及优化线路配置，降低系统的振荡频率，提高系统的稳定性。

4. 强化稳态控制：通过实时监测系统状态，提高系统对突发负荷变化的响应能力，以及对传输系统的控制能力。

综上，通过以上几种措施的综合应用，可以有效抑制电力系统次同步振荡，确保电力系统的安全稳定运行。

泰开SVG次同步振荡分析与抑制方案

一、概述

1、基本概念

交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路的输送能力，控制并行线路之间功率分增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的做法。但如果电器谐振频率和发电机轴系的自然扭振频率之间成互补关系（或近似互补），此时处于平衡状态下的系统受到扰动后，电气网络与汽轮发电机组之间就可能以系统的一个或数个低于同步频率的频率进行大量的功率交换，此类现象称为次同步谐振SSR。而由直流输电引起的汽轮发电机组的轴系扭振，与由串联电容补偿引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上是不一样的，因为直流输电系统并不存在谐振回路，故不再称为次同步谐振，而称作次同步振荡，从而使其意义更加广泛。

2、危害

随着电力系统的不断扩大，超高压，远距离输电线路和大容量发电机组的投入运行及为了提高电力系统稳定性和输电能力而采取的线路串联电容补偿和直流输电等措施，除了伴随而来的巨大经济效益外，也给电力系统的安全稳定运行带来了新的问题，电力系统次同步振荡就是其问题之一。

具体来说，次同步振荡是一种电气-机械共振现象，严重时会将发电机轴扭断，即使谐振较低，也会减小轴的机械寿命。因此，对于此同步振荡问题，主要关心的是由扭转应力而造成的轴系损坏，轴系损坏可由长时间的低幅扭振引起的疲劳累积造成，也可能由短时间的高幅值振荡所致。

3、分析方法

影响研究电力系统次同步振荡问题的数学模型和计算方法的因素至少有三个：

●所要研究的次同步振荡的类型：是异步发电机效应，还是机电扭振互作用或是暂时力矩放大作用或装置引起的次同步振荡等；

神木电厂串补送出方案次同步谐振的计算分析

神木电厂串补送出方案次同步谐振的计算

分析

2007年12月高电压技术第33卷第12期?111?

神木电厂串补送出方案次同步谐振的计算分析

徐政,张帆

(1.浙江大学电气工程学院,杭州310027;2.浙江省电力公司,杭州310007)

摘要:为评估神木电厂一期串补送出方案的次同步谐振(SSR)问题,采用电气阻尼频率特性计算与时域仿真相

结合的方法,对该方案的SSR进行了全面,深入的计算和分析.首先采用基于时域仿真实现的复转矩系数法一测

试信号法计算了不同串补度和运行工况下发电机组的电气阻尼频率特性;然后据此计算出使次同步谐振不发散所

需的最小发电机机械阻尼,并与已知的发电机机械阻尼进行了比较,判断出不同串补度和运行工况下神木电厂一

期串补送出方案的次同步谐振稳定性;最后采用PSCAD/EMTDC,基于发电机组轴系的多刚体模型进行了时域仿

真,验证了已得到的结果.所得的计算分析结果对神木电厂一期串补送出方案的设计具有指导意义.

关键词:神木电厂;串联补偿;次同步谐振;测试信号法;电气阻尼;PSCAD/EMTDC 中图分类号:TM712文献标志码:A文章编号:1003—6520(2007)12-0111-04 SSRAnalysisofSeriesCompensationTransmissionScheme forShenmuPowerPlant

XUZheng,ZHANGFan

(1.DepartmentofElectricalEngineering,ZhejiangUniversity,Hangzhou310027,China;

电力系统次同步振荡分析

电力系统次同步振荡（Power system

synchronization oscillation）

➢产生机理和条件

次同步震荡基本概念：大型汽轮发电机组的转子轴系具有弹性，由于机械和电气的相互作用，

在特定条件下会自发振荡。输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装，

发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步

振荡（SSO）现象。有时也发生在发电机非同期并列或系统发生不对称短路等大扰动后的暂态过

程中。

根据次同步谐振产生的原因可从4个方面加以描述：

1）感应发电机效应：假设发电机转子以常速旋转，由于转子的转速高于由次同步电流分量引起

的旋转磁场的转速，在次同步频率下从电枢终端看去转子电阻呈负值。当这个视在负值电阻超

过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时，就会发生电气自振荡，这种自激振荡认为

是由过电压和过电流引起的。

2）扭转相互作用：设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡，fm能导出电枢电压分量频率fem，其表达式为fem=fo+fm，当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时，电枢电流产生一个

磁场，该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩，这使次同步电压分量导致的次同步转矩得

以维持。如果次同步频率分量和转子转速增量的相位相同，而且等于或超过转子固有机械阻尼

转矩时，就会使轴系的扭振加剧。电气和机械系统之间的相互作用就被认为是扭转相互作用。

3）暂态力矩放大作用：当系统发生干扰时，电磁转矩就会施加于发电机转子上，使发电机轴段

承受转矩压力。串联电容补偿输电系统中的干扰，会造成在fo-fer频率下的电磁转矩振荡。如

次同步谐振分析方法的研究

困难，且对于大系统具有维数灾问题，如何准确、效高求出系统特征值是一个困难的事情。
含有低于工频的自然频率的系统中。交流网络中的
潮流具有两个分量：一个是频率为工频的分量，另一
个正弦分量的频率完全取决于网络中的元件。在一个简单的Ｒ—Ｌ—ｃ网络中电流量的一般表达式如
下：
ｉｔ（）＝Ａｉ２ｒｏ一‰ ）ｓｎ（．ｔ１ｆ
＋Ｂｘ（刀ｔｓ２：＋１ｅｐ一：）ｉｎ（ｔ）
其中是网络额定频率，般取５ｚ或６一０Ｈ０Ｈ取决于网络中的元件。ｚ该电流流入发电机定子绕组后在发电机的转子
ｄｍａｎｓｍｕａｉｎｏｉｉｌｔｏ
中图分类号：Ｍ７２文献标识码：文章编号：０３— ９４（０８００１０Ｔ１Ａ１０６５２ｏ）５— ０３— ４
在中国，电、电资源和负荷中心的异地分布，水煤
的系统部分。频率扫描法只对于串联电容补偿引起
来为一个稳态的直流量。频率为的电流分量经变

次同步谐振

定义1：交流输电系统采用串联电容补偿后，其电气系统固有频率可能会与汽轮发电机轴系的自然扭振频率形成谐振关系，此时如系统受到扰动，电气系统与汽轮发电机轴系之间可能会产生的次同步频率功率交换。

定义2：当有串联电容补偿的电力系统受到扰动发生电感电容谐振时，其谐振频率与汽轮发电机组的轴系扭振某一振型的频率之和接近或等于系统的同步频率时发生的谐振。调整直流输电的功率，或有串联补偿装置的电力系统重合闸时也有可能引起次同步谐振（汽轮发电机轴系会与电力系统功率控制设备，如高压直流输电系统，静止无功补偿系统等，发生相互作用，产生的低于同步频率的振荡。）。

次同步谐振（SubSynchrous Resonance SSR）物理概念比较复杂。当高压远距离输电采用串联电容补偿时，电容量C与线路的电感量L组成一个固有谐振频率。

F=1/(2πLC)

此频率一般低于50Hz。发电机定子也出现频率为的三相自激电流，在气隙中产生频率为的旋转磁场。此旋转磁场的转速，低于主磁场的同步转速。气隙中两个磁场同时存在对轴系产生一个交变扭矩，其频率为：

ft=f-fs

式中ft——交变扭矩的频率；

f——电网频率；

fs——串联电容补偿固有频率。

如果轴系的自然扭振频率fv 正好等于交变扭矩频率ft，即fv=ft=f-fs或fv+fs=f，此时，发电机组轴系的自然扭振频率fv 与串联补偿产生的电磁谐振频率fs 相加恰好等于电网频率f0 ，相互“激励”，形成“机一电谐振”。因为fs 低于电网频率，所以叫“次同步谐振”。

1、次同步振荡原理

次同步谐振

1. 引言

次同步谐振是一种在电力系统中常见的现象，它在输电线

路和变压器中产生。次同步谐振对电力系统的稳定性和可靠性产生不良影响，因此需要合理设计和控制电力系统以消除或减小次同步谐振。

本文将介绍次同步谐振的定义、原因、特征和影响，并探

讨几种常见的次同步谐振控制方法。

2. 定义

次同步谐振是指输电线路和变压器之间产生的一种谐振现象。它是由于电网的特性和电力设备的参数相互作用所引起的。次同步谐振频率通常在电力系统基频的2-25倍之间。

3. 原因

次同步谐振的发生通常是由于以下原因：

•输电线路和变压器之间的电容

•电力系统中的电感和电容的交互作用

•输电线路和变压器的参数对谐振频率的影响

4. 特征

次同步谐振的特征如下：

•谐振频率通常与电力系统的基频有关，但是频率较高

•谐振波形通常是非对称的，包含有谐波成分

•谐振波形会导致电力设备的损耗增加和故障风险增加

•谐振波形可能会导致电力设备的振动和噪音

5. 影响

次同步谐振对电力系统的稳定性和可靠性产生不良影响，主要表现为以下几个方面：

•输电线路和变压器的过电压和过电流

•电力设备的损耗增加

•电力设备的振动和噪音

•电力系统的不稳定性，可能导致系统的故障和停电

6. 次同步谐振的控制方法

为了消除或减小次同步谐振的影响，可以采取以下几种控制方法：

6.1 参数调整

通过改变输电线路和变压器的参数，可以改变次同步谐振的频率和幅值，从而减小其影响。参数调整是一种简单有效的控制方法，但需要进行精确计算和测试。

6.2 降低谐振频率

通过改变电力系统的结构和参数，可以降低次同步谐振的频率，减小其对电力系统的影响。这种方法通常需要对系统进行较大的改造，涉及到设备的更换或重构。

次同步谐振问题解决方案比选方法全文_任树东3

次同步谐振问题解决方案比选方法

任树东，王绍德

（华北电力设计院工程有限公司，北京，100120）

The Selection Method of the Solution of SSR Problem

REN Shudong, WANG Shaode

(North China Power Engineering CO., LTD，Beijing 100120，China)

Abstract: This paper briefly introduces several different Solution of SSR problem, The selection method and principle of the solution of SSR problem, the choice of different SSR solutions must accord to the severity of the SSR problem of power plant and different SSR forms and consider the investment.Through the simulation calculation and comparative analysis of the mitigation effects of these different SSR solutions to the transient torque amplification, the results show that the blocking filter (BF) and thyristor controlled series compensation scheme (TCSC) inhibitory effect on transient torque amplification problem is better than SVC and SEDC scheme.

次同步振荡、同步振荡、异步振荡、低频振荡及其区别

一、次同步振荡(SSR,SubsynchronousResonance)：发电机经补偿度较高的串补线路接入系统或者直流输电、静止无功补偿装置控制装置参数设置不当时，较易出现网络的电气谐振频率与大型汽轮发电机轴系的自然扭振频率接近的情况，造成发电机大轴扭振、破坏大轴，由于振荡频率低于同步频率，该现象称为次同步振荡。

二、同步振荡：当发电机输入或输出功率变化时，功角δ将随之变化，但由于机组转动部分的惯性，δ不能立即达到新的稳态值，需要经过若干次在新的δ值附近振荡之后，才能稳定在新的δ下运行。

同步振荡主要现象：

(1)机组和线路电流、功率指示周期性变化，但波动较小，发电机有功出力不过零；

(2)发电机机端和50OkV母线电压表指示波动较小；

(3)系统及发电机频率变化不大，全系统频率未出现一局部升高、另一局部降低现象；

(4)发电机轰鸣声较小，导叶开度无明显变化。

有关机械量、电气量出现摆动，以平均值为中心振荡，不过零；振荡周期稳定清晰接近不变，摆动频率低，一般在0.2-2.0Hz；指针式仪表摆动平

缓无抖动，机组振动较小；用视角可以估算振荡周期；中枢点电压保持较高水平，一般不低于80%；同步振荡出现时各机组仍保持同步运行，频率基本相同。

处理方法：

(1)已经振荡的发电厂可不待调度指令立即增加发电机励磁提高电压，但不得危及设备安全,必要时可适当降低发电机有功。

(2)处于送端的机组适当降低有功出力，处于受端的机组增加有功出力。

(3)若正在进行线路或主变停运等操作时，应立即暂停操作。