《多機系統多模式次同步諧振的非線性分岔分析與控制》是依託清華大學，由謝小榮擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：多機系統多模式次同步諧振的非線性分岔分析與控制
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：謝小榮
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
隨著串聯補償電容在輸電系統中的廣泛套用，多模式次同步諧振（SSR）已成為我國電網和機組安全穩定運行的現實威脅和制約大容量遠距離輸電的瓶頸問題。傳統的線性理論難以精準地闡述其非線性本質，而非線性分岔理論提供一種全新的思路，並在單機單一不穩定模式SSR分析中初露鋒芒。本項目旨在將非線性分岔理論擴展到多機系統的多模式SSR問題上，更深入地探討機、電之間和多個扭振模式之間的非線性相互作用及其能量轉換關係，建立一套基於高維非線性分岔理論的多機多模式SSR機理解釋和定量分析的理論及方法；更進一步，從消除、延遲或改變次同步諧振對應分岔的思路出發，提出並研究一種全新的基於非線性多項式輸出反饋的多模式SSR分岔控制規律，將其參數設計問題規範為非線性約束規劃問題，並設計智慧型搜尋算法實現控制參數的最佳化設計。採用數值方法和電磁仿真驗證所述多機多模式SSR非線性分岔分析與控制理論的有效性。
結題摘要
項目針對我國煤電基地通過遠距離串補輸電引起的多模式次同步諧振這一重大技術難題開展研究，通過理論分析、數值仿真以及工程實踐，建立了一套多機系統多模式次同步諧振的非線性建模、分析以及最佳化控制的理論與方法；整體而言，項目按照計畫進行，完成了各項研究內容，達到了預期目標。 具體成果包括以下幾個方面： 1、在系統建模上：建立了適用多機系統多模式次同步諧振分析的非線性（能量）模型，包含大型機組軸系機械阻尼和串補裝置的非線性特性，並採用現場實測數據獲取模型參數並對其進行驗證。 2、在分析方法上：提出了包含分岔機理的次同步諧振多維量化分析理論與方法，方法包括全息模型、全維分析和量化指標體系；對比了分岔機理與特徵值、時域仿真的關係。 3、在控制手段與裝備上：提出一種抑制SSR的通用性機理模型，由轉子側附加勵磁阻尼控制（SEDC）和定子側次同步電流動態補償器（SCDC）組合構成，兩者分別通過調製轉子側勵磁電流和定子側電樞電流來調節次同步扭矩，達到協調抑制SSR的目標；與企業合作基於大容量電力電子變流技術研製了我國首台SCDC型機端次同步阻尼控制器，並套用於實際工程。 4、在控制規律設計上：針對工程上多機系統、多模式次同步諧振在機網運行方式多變條件的最佳化控制難題，提出了一種多模式最佳化控制方法，其特點包括多模式獨立通道結構，將控制參數設計規範為一個多模型的非線性約束最佳化問題並設計了一種遺傳與模擬退火相結合的智慧型搜尋算法來求解控制參數。 5、在項目研發期間，獲得3項國家發明專利，完成論著1章，發表學術論文16篇，其中SCI檢索5篇，EI檢索8篇（不含SCI檢索）；另外有1項專利在申請，4篇論文被錄用，包括國際期刊（SCI檢索）3篇，國內期刊（EI檢索）1篇。 6、項目將相關理論成果轉化為SSR分析與控制工具，包括分岔機理分析工具、特徵值分析工具、控制參數智慧型最佳化工具以及綜合的電磁仿真分析平台；並研發了機端次同步阻尼控制器的工業裝置；相關理論、方法與裝備在國內外（國內包括上都電廠、托克托電廠，國外為印度KMPCL電廠）得到工程套用，驗證了研究成果的有效性和實用性。
