機(jī)網(wǎng)次同步扭振抑制機(jī)理與工程實(shí)踐

目錄
劉吉臻院士序
楊昆常務(wù)副理事長(zhǎng)序
前言
第1章緒論1
1.1大型火電機(jī)組軸系次同步扭振問(wèn)題的由來(lái)1
1.1.1串補(bǔ)引發(fā)的次同步諧振問(wèn)題1
1.1.2直流輸電引起的次同步扭振問(wèn)題3
1.1.3新能源引起的次同步扭振問(wèn)題4
1.2大型火電機(jī)組軸系次同步扭振問(wèn)題的基本術(shù)語(yǔ)與含義6
1.3大型火電機(jī)組軸系次同步扭振的機(jī)理分析7
1.3.1串補(bǔ)引起次同步諧振的機(jī)理7
1.3.2高壓直流輸電引起火電機(jī)組次同步扭振的機(jī)理8
1.3.3新能源發(fā)電引發(fā)次同步扭振的機(jī)理9
1.4國(guó)內(nèi)典型火電機(jī)組軸系次同步扭振問(wèn)題及特點(diǎn)10
1.4.1國(guó)內(nèi)大型火電基地外送系統(tǒng)的次同步扭振問(wèn)題10
1.4.2錦界電廠一、二期串補(bǔ)送出系統(tǒng)的次同步扭振問(wèn)題及特點(diǎn)11
1.4.3呼倫貝爾直流串補(bǔ)外送系統(tǒng)的次同步扭振問(wèn)題及特點(diǎn)12
1.4.4錫林郭勒特高壓交直流風(fēng)火聯(lián)合外送系統(tǒng)次同步扭振問(wèn)題及特點(diǎn)12
1.5大型火電機(jī)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(jī)組軸系次同步扭振的危害13
1.5.2大型火電機(jī)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(xiàn)16
第2章機(jī)網(wǎng)軸系耦合次同步扭振分析18
2.1機(jī)網(wǎng)機(jī)電耦合振蕩模型18
2.1.1機(jī)組軸系模型18
2.1.2機(jī)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(jī)組與電網(wǎng)機(jī)電耦合振蕩完整模型36
2.2機(jī)電耦合電磁暫態(tài)數(shù)值仿真38
2.2.1時(shí)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(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)分析42
2.4.1復(fù)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(jī)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(xiàn)47
第3章汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振的動(dòng)力學(xué)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(dòng)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(dòng)慣量的計(jì)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)量模型的模化方法58
3.3長(zhǎng)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(dòng)方程65
3.3.2長(zhǎng)葉片彎振的集中質(zhì)量模型66
3.3.3長(zhǎng)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(dòng)71
3.4基于有限元數(shù)值模型的軸系耦合振動(dòng)分析方法73
3.4.1軸系耦合振動(dòng)有限元分析的基本原理73
3.4.2汽輪機(jī)軸系耦合振動(dòng)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(xiàn)79
第4章汽輪機(jī)組軸系扭振的疲勞強(qiáng)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(jì)86
4.1.3扭振疲勞損傷100
4.2汽輪機(jī)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(shí)施及算例103
4.3本章小結(jié)107
本章主要參考文獻(xiàn)107
第5章汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振保護(hù)與扭振特性參數(shù)測(cè)量方法108
5.1汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的扭應(yīng)力限值與設(shè)計(jì)要求108
5.1.1軸系扭振擾動(dòng)來(lái)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(yán)重?cái)_動(dòng)對(duì)軸系影響的分析與處理111
5.2汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振保護(hù)設(shè)備及其定值112
5.3汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振固有頻率的測(cè)量方法114
5.3.1測(cè)量要求115
5.3.2軸系扭振固有頻率的試驗(yàn)測(cè)量方法115
5.3.3其他問(wèn)題116
5.4汽輪發(fā)電機(jī)組軸系扭振機(jī)械阻尼系數(shù)測(cè)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(jì)算方法116
5.4.2汽輪機(jī)軸系扭振的電氣阻尼和機(jī)械阻尼118
5.5本章小結(jié)119
本章主要參考文獻(xiàn)120
第6章汽輪發(fā)電機(jī)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(wèn)題121
6.2影響暫態(tài)扭矩放大的因素123
6.2.1串補(bǔ)投運(yùn)對(duì)發(fā)電機(jī)暫態(tài)扭矩的影響123
6.2.2故障位置對(duì)發(fā)電機(jī)暫態(tài)扭矩的影響123
6.3故障發(fā)生后發(fā)電機(jī)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(jī)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(guān)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(xiàn)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(dòng)態(tài)穩(wěn)定器137
7.2.2基于STATCOM電流調(diào)制的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定器137
7.2.3調(diào)整汽輪發(fā)電機(jī)組軸系參數(shù)137
7.2.4附加勵(lì)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(yùn)行方式140
7.2.7可控串補(bǔ)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(jī)端接入抑制方法的對(duì)比145
7.5機(jī)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(xiàn)148
第8章基于SVC電流調(diào)制的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定器149
8.1SVC工作原理及數(shù)學(xué)模型149
8.2SSR/SSO-DSⅠ抑制SSO的基本原理155
8.2.1抑制機(jī)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(shè)計(jì)163
8.4控制器參數(shù)設(shè)計(jì)164
8.4.1系統(tǒng)建模164
8.4.2控制器參數(shù)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)166
8.5算例系統(tǒng)應(yīng)用與驗(yàn)證168
8.6本章小結(jié)169
本章主要參考文獻(xiàn)169
第9章基于STATCOM電流調(diào)制的動(dòng)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(shè)計(jì)179
9.4.1控制器參數(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明179
9.4.2阻尼信號(hào)控制回路參數(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明180
9.4.3控制器參數(shù)優(yōu)化建模問(wèn)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(yīng)用與驗(yàn)證182
9.6本章小結(jié)182
本章主要參考文獻(xiàn)182
第10章次同步扭振在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估系統(tǒng)184
10.1次同步扭振在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估的必要性184
10.2次同步扭振在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估系統(tǒng)的構(gòu)成184
10.2.1在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估系統(tǒng)的構(gòu)成184
10.2.2監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際工程的布局及接線方式184
10.3次同步扭振在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估系統(tǒng)的功能187
10.3.1監(jiān)測(cè)終端系統(tǒng)的功能187
10.3.2上位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能188
10.4次同步扭振在線監(jiān)測(cè)與分析評(píng)估系統(tǒng)工程應(yīng)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(dòng)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(dòng)態(tài)穩(wěn)定器調(diào)試試驗(yàn)200
11.2.1RTDS試驗(yàn)平臺(tái)構(gòu)成200
11.2.2全數(shù)字與數(shù)模混合對(duì)比仿真試驗(yàn)200
11.2.3控制參數(shù)優(yōu)化及工況驗(yàn)證RTDS仿真試驗(yàn)202
11.2.4RTDS模擬現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試試驗(yàn)203
11.3動(dòng)模試驗(yàn)203
11.4現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)205
11.4.1機(jī)組模態(tài)頻率測(cè)定試驗(yàn)205
11.4.2參數(shù)有效性驗(yàn)證試驗(yàn)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(jī)組軸系扭振分析的工程實(shí)踐210
12.1扭振特性的分析計(jì)算與工程測(cè)量比較210
12.1.1不同模型計(jì)算方法的模態(tài)特性結(jié)果213
12.1.2現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)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(jì)方法220
12.2.2某國(guó)內(nèi)制造廠S-N曲線估計(jì)方法220
12.2.3直接依據(jù)材料手冊(cè)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(yīng)力集中問(wèn)題224
12.3.1套裝工藝對(duì)聯(lián)軸器組件應(yīng)力分布的影響225
12.3.2旋轉(zhuǎn)狀態(tài)對(duì)聯(lián)軸器組件應(yīng)力分布的影響226
12.3.3扭功率對(duì)聯(lián)軸器組件應(yīng)力分布的影響227
12.3.4扭功率與聯(lián)軸器組件危險(xiǎn)部位應(yīng)力之間的關(guān)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(gè)問(wèn)題231
12.5.1扭振監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇231
12.5.2扭振保護(hù)定值與動(dòng)作策略232
12.6本章小結(jié)233
本章主要參考文獻(xiàn)233
第13章串補(bǔ)送出系統(tǒng)機(jī)組軸系次同步扭振的解決方案與工程實(shí)踐234
13.1錦界電廠一、二期串補(bǔ)送出系統(tǒng)的次同步諧振問(wèn)題234
13.1.1錦界電廠一、二期次同步扭振問(wèn)題的特征值分析235
13.1.2錦界電廠一、二期次同步扭振問(wèn)題的小擾動(dòng)時(shí)域仿真236
13.1.3錦界電廠一、二期次同步扭振問(wèn)題的大擾動(dòng)時(shí)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(jī)組非機(jī)端對(duì)稱接入方式241
13.3.1系統(tǒng)接線對(duì)阻尼效果影響分析242
13.3.2SSR-DSⅠ控制信號(hào)的選取247
13.3.3SSR-DSⅠ移相補(bǔ)償環(huán)節(jié)參數(shù)選取250
13.4SSR-DSⅠ的應(yīng)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(dòng)時(shí)域仿真驗(yàn)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(yīng)用方案256
13.5.1典型系統(tǒng)擾動(dòng)下SVC抑制SSO的作用257
13.5.2SSR-DSⅠ容量及其對(duì)SSO抑制效果262
13.6工程應(yīng)用效果265
13.7本章小結(jié)268
本章主要參考文獻(xiàn)268
第14章多機(jī)型多模態(tài)下各機(jī)組軸系次同步扭振綜合抑制方案與工程實(shí)踐269
14.1多機(jī)型多模態(tài)系統(tǒng)269
14.1.1錦