機網次同步扭振機理與工程實踐

《機網次同步扭振機理與工程實踐》是2021年科學出版社出版的圖書。

基本介紹

• 中文名：機網次同步扭振機理與工程實踐
• 作者：宋暢
• 出版社：科學出版社
• 出版時間：2021年12月1日
• 開本：16 開
• 裝幀：精裝
• ISBN：9787030703842

內容簡介

《機網次同步扭振抑制機理與工程實踐》系統論述了電力系統機網次同步扭振抑制機理與工程套用技術。在實際的多機並列運行的複雜電力送出系統中，側重介紹發電廠側接入FACTS型裝置以抑制機組軸系次同步扭振的原理、實用技術及昀新發展。《機網次同步扭振抑制機理與工程實踐》共16章，主要論述了以下四個方面的內容：機網耦合次同步扭振的建模與計算，包括機組實際複雜結構軸系的等值簡化建模方法；機組軸系S-N曲線與暫態扭矩下機組軸系壽命損失計算和分析，TSR整定值與監測系統設計；基於FACTS型裝置構建的SSO抑制裝置原理、控制策略、參數設計及現場調試技術；SSO抑制裝置在各種複雜機網次同步扭振中的選型、系統設計及套用技術。

圖書目錄

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新能源發電引發次同步扭振的機理9

1.4國內典型火電機組軸系次同步扭振問題及特點10

1.4.1國內大型火電基地外送系統的次同步扭振問題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合外送系統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要求15

本章主要參考文獻16

第2章機網軸系耦合次同步扭振分析18

2.1機網機電耦合振盪模型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機組與電網機電耦合振盪完整模型36

2.2機電耦合電磁暫態數值仿真38

2.2.1時域仿真法原理38

2.2.2算例分析39

2.3特徵值分析40

2.3.1特徵值分析法原理40

2.3.2算例分析41

2.4復轉矩係數分析42

2.4.1復轉矩係數法原理42

2.4.2算例分析43

2.5頻率掃描44

2.6機組作用係數法45

2.7幾種分析方法的比較46

2.8本章小結46

本章主要參考文獻47

第3章汽輪發電機組軸系扭振的動力學分析模型與方法48

3.1軸系扭振的集中質量模型分析方法49

3.1.1微元段扭轉振動方程49

3.1.2集中質量模型50

3.1.3任意迴轉體轉動慣量的計算方法53

3.1.4規則圓柱形軸段慣量和剛性係數的求取54

3.2軸系扭振的連續質量模型分析方法55

3.2.1連續質量模型55

3.2.2連續質量模型的模化方法58

3.3長葉片彎振的分支系統模型64

3.3.1旋轉葉片的彎曲振動方程65

3.3.2長葉片彎振的集中質量模型66

3.3.3長葉片彎振的連續質量模型69

3.3.4軸系扭振和葉柵彎振的耦合振動71

3.4基於有限元數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結構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107

本章主要參考文獻107

第5章汽輪發電機組軸系扭振保護與扭振特性參數測量方法108

5.1汽輪發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汽輪發電機組軸系扭振保護設備及其定值112

5.3汽輪發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汽輪發電機組軸系扭振機械阻尼係數測量與數據處理方法116

5.4.1軸系扭振模態阻尼係數的計算方法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119

本章主要參考文獻120

第6章汽輪發電機組軸系暫態扭矩特性及作用因素分析121

6.1暫態扭矩放大問題121

6.2影響暫態扭矩放大的因素123

6.2.1串補投運對發電機暫態扭矩的影響123

6.2.2故障位置對發電機暫態扭矩的影響123

6.3故障發生後發電機暫態扭矩變化情況124

6.3.1故障後短期線路電流和發電機暫態扭矩分析124

6.3.2故障後短期暫態扭矩與軸系SSR關係分析126

6.3.3基於STATCOM電流調製的SSR抑制裝置輸出電流分析127

6.3.4故障發生後電流和暫態扭矩定量分析131

6.4本章小結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基於SVC電流調製的動態穩定器137

7.2.2基於STATCOM電流調製的動態穩定器137

7.2.3調整汽輪發電機組軸系參數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網側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148

本章主要參考文獻148

第8章基於SVC電流調製的動態穩定器149

8.1SVC工作原理及數學模型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阻尼轉矩分析157

8.2.3SSO-DS抑制SSR容量選擇160

8.3SSR/SSO-DSⅠ控制器結構161

8.3.1控制結構161

8.3.2濾波器設計163

8.4控制器參數設計164

8.4.1系統建模164

8.4.2控制器參數設計的基本原則165

8.4.3控制器參數最佳化建模165

8.4.4基於GASA的參數最佳化設計166

8.5算例系統套用與驗證168

8.6本章小結169

本章主要參考文獻169

第9章基於STATCOM電流調製的動態穩定器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控制器結構175

9.3.1控制器框架176

9.3.2阻尼分析177

9.4控制器參數設計179

9.4.1控制器參數設計說明179

9.4.2阻尼信號控制迴路參數設計說明180

9.4.3控制器參數最佳化建模問題181

9.4.4基於GASA的參數最佳化方法181

9.5算例系統套用與驗證182

9.6本章小結182

本章主要參考文獻182

第10章次同步扭振線上監測與分析評估系統184

10.1次同步扭振線上監測與分析評估的必要性184

10.2次同步扭振線上監測與分析評估系統的構成184

10.2.1線上監測與分析評估系統的構成184

10.2.2監測系統在實際工程的布局及接線方式184

10.3次同步扭振線上監測與分析評估系統的功能187

10.3.1監測終端系統的功能187

10.3.2上位監測系統的功能188

10.4次同步扭振線上監測與分析評估系統工程套用案例191

10.4.1案例1191

10.4.2案例2194

10.5本章小結198

第11章動態穩定器的工程調試技術199

11.1次同步扭振的全數字建模及仿真199

11.2基於RTDS的動態穩定器調試試驗200

11.2.1RTDS試驗平台構成200

11.2.2全數字與數模混合對比仿真試驗200

11.2.3控制參數最佳化及工況驗證RTDS仿真試驗202

11.2.4RTDS模擬現場調試試驗203

11.3動模試驗203

11.4現場試驗205

11.4.1機組模態頻率測定試驗205

11.4.2參數有效性驗證試驗206

11.5工程調試案例206

11.6本章小結209

第12章汽輪發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特性結果213

12.1.2現場實測扭振特性數據與分析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某國內製造廠S-N曲線估計方法220

12.2.3直接依據材料手冊查圖表的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套裝聯軸器的應力集中問題224

12.3.1套裝工藝對聯軸器組件應力分布的影響225

12.3.2旋轉狀態對聯軸器組件應力分布的影響226

12.3.3扭功率對聯軸器組件應力分布的影響227

12.3.4扭功率與聯軸器組件危險部位應力之間的關係228

12.4扭振抑制的效果比較229

12.5軸系扭振監控中的幾個問題231

12.5.1扭振監測點的選擇231

12.5.2扭振保護定值與動作策略232

12.6本章小結233

本章主要參考文獻233

第13章串補送出系統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徵值分析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並列機組非機端對稱接入方式241

13.3.1系統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移相補償環節參數選取250

13.4SSR-DSⅠ的套用251

13.4.1SSR-DSⅠ的次同步諧振抑制作用特徵值分析251

13.4.2故障擾動時域仿真驗證254

13.5基於SVC電流調製的錦界電廠次同步扭振抑制工程套用方案256

13.5.1典型系統擾動下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工程套用效果265

13.7本章小結268

本章主要參考文獻268

第14章多機型多模態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多機型多模態系統269

14.1.1錦