同步調(diào)相機(jī)：系統(tǒng)次同步振蕩抑制的原理、應(yīng)用與前景

同步調(diào)相機(jī)：系統(tǒng)次同步振蕩抑制的原理、應(yīng)用與前景一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著經(jīng)濟(jì)社會的飛速發(fā)展，電力需求持續(xù)攀升，電力系統(tǒng)也在不斷向著大規(guī)模、高電壓、遠(yuǎn)距離輸電的方向邁進(jìn)。為了提升輸電能力、優(yōu)化電力傳輸效率，諸如串聯(lián)電容補(bǔ)償、直流輸電以及新能源大規(guī)模接入等技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用。然而，這些技術(shù)在帶來顯著效益的同時，也引發(fā)了一系列新的問題，次同步振蕩（Sub-SynchronousOscillation，SSO）便是其中最為突出的問題之一。次同步振蕩是指電力系統(tǒng)中由于電氣系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)相互作用，產(chǎn)生的頻率低于同步頻率（在我國通常為50Hz）的振蕩現(xiàn)象。這種振蕩一旦發(fā)生，會在電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)之間形成能量的反復(fù)交換，嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。其產(chǎn)生的原因較為復(fù)雜，主要與串聯(lián)電容補(bǔ)償、直流輸電以及新能源發(fā)電等因素密切相關(guān)。在串聯(lián)電容補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中，當(dāng)線路串聯(lián)電容后，電氣諧振頻率可能與發(fā)電機(jī)軸系的自然扭振頻率接近或成互補(bǔ)關(guān)系。此時，若系統(tǒng)受到擾動，如短路故障、負(fù)荷突變等，電氣網(wǎng)絡(luò)與汽輪發(fā)電機(jī)組之間就可能以低于同步頻率的頻率進(jìn)行大量的功率交換，進(jìn)而引發(fā)次同步振蕩。例如，在一些早期的超高壓輸電線路中，由于對串聯(lián)電容補(bǔ)償?shù)膮?shù)設(shè)計不合理，就曾多次出現(xiàn)次同步振蕩問題，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸系受到嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，甚至出現(xiàn)軸系損壞的情況。直流輸電系統(tǒng)的運行也會引發(fā)次同步振蕩。直流輸電系統(tǒng)中的換流器在工作過程中會產(chǎn)生大量的諧波，這些諧波與交流系統(tǒng)相互作用，可能會激發(fā)系統(tǒng)的次同步振蕩。此外，直流輸電系統(tǒng)的控制策略也會對次同步振蕩產(chǎn)生影響。如果控制策略設(shè)計不當(dāng)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的阻尼特性變差，從而增加次同步振蕩的風(fēng)險。近年來，隨著新能源的快速發(fā)展，風(fēng)電、光伏等新能源大規(guī)模接入電網(wǎng)。新能源發(fā)電具有間歇性、波動性的特點，其接入電網(wǎng)后會改變電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行特性，使得次同步振蕩問題變得更加復(fù)雜。例如，雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于變流器的控制方式和參數(shù)設(shè)置不合理，可能會引發(fā)次同步振蕩。而且，新能源發(fā)電的大規(guī)模接入還可能導(dǎo)致電網(wǎng)的阻尼特性發(fā)生變化，進(jìn)一步加劇次同步振蕩的危害。次同步振蕩對電力系統(tǒng)的危害是多方面的。它會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸系承受額外的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，長期作用下會使軸系材料疲勞，縮短軸系的使用壽命，嚴(yán)重時甚至?xí)?dǎo)致軸系斷裂，造成重大的設(shè)備損壞事故。次同步振蕩還會影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量，使電壓和電流出現(xiàn)波動和畸變，影響電力用戶的正常用電。此外，次同步振蕩還可能引發(fā)系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，甚至引發(fā)大面積停電事故，給社會經(jīng)濟(jì)帶來巨大的損失。綜上所述，次同步振蕩問題已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展過程中亟待解決的關(guān)鍵問題之一。深入研究次同步振蕩的產(chǎn)生機(jī)理和抑制方法，對于保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行具有重要的現(xiàn)實意義。1.1.2研究意義本研究聚焦于同步調(diào)相機(jī)抑制系統(tǒng)次同步振蕩的原理與應(yīng)用，旨在為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供理論支持與技術(shù)解決方案，其意義主要體現(xiàn)在以下幾個方面：保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行：次同步振蕩嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸系損壞、系統(tǒng)解列等嚴(yán)重后果。通過深入研究同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理和應(yīng)用，能夠為電力系統(tǒng)提供有效的抑制手段，增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼特性，降低次同步振蕩的發(fā)生概率和危害程度，從而保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，減少因次同步振蕩引發(fā)的停電事故和設(shè)備損壞，提高電力系統(tǒng)的可靠性和供電質(zhì)量。促進(jìn)新能源的大規(guī)模開發(fā)與利用：隨著全球?qū)η鍧嵞茉吹男枨蟛粩嘣黾?，風(fēng)電、光伏等新能源在電力系統(tǒng)中的占比日益提高。然而，新能源的大規(guī)模接入給電力系統(tǒng)帶來了新的挑戰(zhàn)，其中次同步振蕩問題尤為突出。同步調(diào)相機(jī)作為一種有效的無功補(bǔ)償裝置，不僅能夠提供無功功率支持，還能在抑制次同步振蕩方面發(fā)揮重要作用。通過研究同步調(diào)相機(jī)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，可以解決新能源接入帶來的次同步振蕩問題，為新能源的大規(guī)模開發(fā)與利用創(chuàng)造有利條件，推動能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化升級，促進(jìn)可持續(xù)能源發(fā)展目標(biāo)的實現(xiàn)。提升電力系統(tǒng)的運行效率和經(jīng)濟(jì)效益：次同步振蕩會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的能量損耗增加，降低系統(tǒng)的運行效率。通過抑制次同步振蕩，能夠減少系統(tǒng)的能量損耗，提高電力系統(tǒng)的傳輸能力和運行效率。合理配置和應(yīng)用同步調(diào)相機(jī)，可以優(yōu)化電力系統(tǒng)的無功功率分布，降低輸電線路的有功損耗，提高電力設(shè)備的利用率，從而帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。這對于降低電力系統(tǒng)的運行成本，提高電力企業(yè)的競爭力具有重要意義。推動電力系統(tǒng)技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展：對同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究涉及電力系統(tǒng)、自動控制、電力電子等多個學(xué)科領(lǐng)域，需要綜合運用各種先進(jìn)的理論和技術(shù)。在研究過程中，將不斷推動相關(guān)學(xué)科的交叉融合，促進(jìn)新技術(shù)、新方法的應(yīng)用和創(chuàng)新，如先進(jìn)的控制策略、智能監(jiān)測技術(shù)等。這些技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展將為電力系統(tǒng)的未來發(fā)展提供新的思路和方向，提升電力系統(tǒng)的整體技術(shù)水平。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀次同步振蕩問題自20世紀(jì)70年代被發(fā)現(xiàn)以來，一直是電力系統(tǒng)領(lǐng)域的研究熱點。隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展和技術(shù)的不斷進(jìn)步，國內(nèi)外學(xué)者對次同步振蕩的研究也在不斷深入。同步調(diào)相機(jī)作為一種傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置，在抑制次同步振蕩方面的研究也逐漸受到關(guān)注。國外對次同步振蕩的研究起步較早，在理論分析和工程實踐方面都取得了一系列重要成果。早在20世紀(jì)70年代，美國的MohamedA.El-Sharkawi和M.E.Marwali等人就對串聯(lián)電容補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中的次同步振蕩問題進(jìn)行了深入研究，提出了基于特征值分析的次同步振蕩穩(wěn)定性判據(jù)，為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。此后，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種新型的次同步振蕩抑制裝置和方法不斷涌現(xiàn)。例如，靜止無功補(bǔ)償器（SVC）、靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）等電力電子裝置在抑制次同步振蕩方面得到了廣泛的研究和應(yīng)用。在同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究方面，國外學(xué)者也開展了相關(guān)工作。美國電力科學(xué)研究院（EPRI）的研究人員對同步調(diào)相機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，分析了同步調(diào)相機(jī)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響，并提出了一些優(yōu)化同步調(diào)相機(jī)控制策略的方法，以提高其抑制次同步振蕩的能力。歐洲的一些研究機(jī)構(gòu)也對同步調(diào)相機(jī)在高壓直流輸電系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，通過仿真和實驗驗證了同步調(diào)相機(jī)在抑制次同步振蕩方面的有效性。國內(nèi)對次同步振蕩的研究始于20世紀(jì)80年代，隨著我國電力系統(tǒng)的快速發(fā)展，次同步振蕩問題日益突出，國內(nèi)學(xué)者在該領(lǐng)域的研究也取得了豐碩的成果。清華大學(xué)、華北電力大學(xué)等高校的學(xué)者在次同步振蕩的機(jī)理分析、建模與仿真、抑制方法等方面開展了大量的研究工作。例如，清華大學(xué)的盧強(qiáng)院士團(tuán)隊在次同步振蕩的非線性分析方面取得了重要進(jìn)展，提出了基于非線性動力學(xué)理論的次同步振蕩分析方法，為深入理解次同步振蕩的本質(zhì)提供了新的視角。在同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究方面，國內(nèi)學(xué)者也進(jìn)行了積極的探索。近年來，隨著我國特高壓輸電工程的大規(guī)模建設(shè)，同步調(diào)相機(jī)在特高壓電網(wǎng)中的應(yīng)用越來越廣泛。研究人員針對同步調(diào)相機(jī)在特高壓輸電系統(tǒng)中的運行特性和抑制次同步振蕩的能力進(jìn)行了深入研究，提出了一些基于同步調(diào)相機(jī)的次同步振蕩抑制策略和控制方法。例如，通過優(yōu)化同步調(diào)相機(jī)的勵磁控制策略，使其能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)的次同步振蕩信號，提供有效的阻尼轉(zhuǎn)矩，從而抑制次同步振蕩的發(fā)生。盡管國內(nèi)外在同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究方面已經(jīng)取得了一定的成果，但仍然存在一些不足之處?，F(xiàn)有研究主要集中在理論分析和仿真研究方面，實際工程應(yīng)用案例相對較少，缺乏對同步調(diào)相機(jī)在實際運行環(huán)境下抑制次同步振蕩效果的深入驗證。不同的研究方法和模型在分析同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的性能時存在一定的差異，缺乏統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)和方法，導(dǎo)致研究結(jié)果的可比性和可靠性受到一定影響。對于同步調(diào)相機(jī)與其他次同步振蕩抑制裝置（如SVC、STATCOM等）的協(xié)同控制研究還相對較少，如何充分發(fā)揮各種裝置的優(yōu)勢，實現(xiàn)對次同步振蕩的有效抑制，是未來研究需要解決的一個重要問題。此外，隨著新能源發(fā)電的快速發(fā)展，電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運行特性發(fā)生了很大變化，同步調(diào)相機(jī)在新能源電力系統(tǒng)中抑制次同步振蕩的應(yīng)用研究還處于起步階段，需要進(jìn)一步深入探索。1.3研究方法與創(chuàng)新點1.3.1研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛搜集和整理國內(nèi)外關(guān)于次同步振蕩和同步調(diào)相機(jī)的相關(guān)文獻(xiàn)資料，包括學(xué)術(shù)論文、研究報告、專利文獻(xiàn)等。通過對這些文獻(xiàn)的綜合分析，全面了解次同步振蕩的研究現(xiàn)狀、同步調(diào)相機(jī)的工作原理及應(yīng)用情況，以及現(xiàn)有抑制次同步振蕩方法的優(yōu)缺點。梳理相關(guān)理論和技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)，為后續(xù)的研究提供堅實的理論基礎(chǔ)和研究思路。例如，深入研究國內(nèi)外學(xué)者在同步調(diào)相機(jī)控制策略、次同步振蕩監(jiān)測與分析方法等方面的研究成果，從中汲取有益的經(jīng)驗和啟示。理論分析法：運用電力系統(tǒng)分析、自動控制原理、電機(jī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論知識，深入剖析同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理。建立同步調(diào)相機(jī)和電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，分析同步調(diào)相機(jī)在不同運行工況下的電氣特性和對次同步振蕩的阻尼作用機(jī)制。通過理論推導(dǎo)和分析，研究同步調(diào)相機(jī)的控制策略對抑制次同步振蕩效果的影響，為優(yōu)化控制策略提供理論依據(jù)。例如，基于同步調(diào)相機(jī)的數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)其在次同步振蕩頻率下的阻抗特性，分析其對系統(tǒng)電氣阻尼的影響。仿真模擬法：利用電力系統(tǒng)仿真軟件，如PSCAD/EMTDC、MATLAB/Simulink等，搭建包含同步調(diào)相機(jī)的電力系統(tǒng)仿真模型。在模型中設(shè)置各種可能引發(fā)次同步振蕩的工況，如串聯(lián)電容補(bǔ)償、直流輸電、新能源接入等，模擬次同步振蕩的發(fā)生過程，并研究同步調(diào)相機(jī)對次同步振蕩的抑制效果。通過仿真分析，對比不同控制策略和參數(shù)設(shè)置下同步調(diào)相機(jī)的性能，優(yōu)化同步調(diào)相機(jī)的控制參數(shù)和運行方式。例如，在PSCAD/EMTDC中搭建雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)與同步調(diào)相機(jī)的聯(lián)合仿真模型，研究同步調(diào)相機(jī)在抑制風(fēng)電次同步振蕩方面的性能。案例分析法：收集和分析國內(nèi)外實際電力系統(tǒng)中同步調(diào)相機(jī)應(yīng)用于抑制次同步振蕩的案例，深入研究這些案例中同步調(diào)相機(jī)的配置方案、運行情況以及抑制次同步振蕩的實際效果。總結(jié)成功經(jīng)驗和存在的問題，為同步調(diào)相機(jī)在實際工程中的應(yīng)用提供參考和借鑒。例如，分析某特高壓輸電工程中同步調(diào)相機(jī)的運行數(shù)據(jù)，評估其對次同步振蕩的抑制效果，總結(jié)運行維護(hù)過程中的注意事項。1.3.2創(chuàng)新點多維度研究同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩：從電力系統(tǒng)的電氣特性、同步調(diào)相機(jī)的控制策略以及系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性等多個維度出發(fā)，深入研究同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理和應(yīng)用。綜合考慮電力系統(tǒng)中各種因素對次同步振蕩的影響，以及同步調(diào)相機(jī)與其他設(shè)備的相互作用，提出全面、系統(tǒng)的抑制方案。例如，不僅研究同步調(diào)相機(jī)自身的控制策略對次同步振蕩的抑制作用，還考慮同步調(diào)相機(jī)與新能源發(fā)電設(shè)備、直流輸電系統(tǒng)等的協(xié)同運行，以提高整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提出新型的同步調(diào)相機(jī)控制策略：基于現(xiàn)代控制理論和智能控制技術(shù)，如滑模變結(jié)構(gòu)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制等，提出新型的同步調(diào)相機(jī)控制策略。這些策略能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和次同步振蕩的特征，實時調(diào)整同步調(diào)相機(jī)的控制參數(shù)，實現(xiàn)對次同步振蕩的快速、精準(zhǔn)抑制。例如，設(shè)計基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的同步調(diào)相機(jī)勵磁控制器，提高同步調(diào)相機(jī)對次同步振蕩的響應(yīng)速度和阻尼能力。建立統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)和方法：針對現(xiàn)有研究中同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩性能評估缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的問題，建立一套全面、科學(xué)的評估標(biāo)準(zhǔn)和方法。綜合考慮次同步振蕩的頻率、幅值、阻尼比等參數(shù)，以及同步調(diào)相機(jī)的響應(yīng)時間、功率消耗等因素，對同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的性能進(jìn)行量化評估。通過該評估標(biāo)準(zhǔn)和方法，能夠更加準(zhǔn)確地比較不同同步調(diào)相機(jī)控制策略和配置方案的優(yōu)劣，為實際工程應(yīng)用提供可靠的決策依據(jù)。研究同步調(diào)相機(jī)與其他抑制裝置的協(xié)同控制：開展同步調(diào)相機(jī)與其他次同步振蕩抑制裝置（如SVC、STATCOM等）的協(xié)同控制研究，充分發(fā)揮各種裝置的優(yōu)勢，實現(xiàn)對次同步振蕩的有效抑制。通過優(yōu)化協(xié)同控制策略，使同步調(diào)相機(jī)與其他裝置能夠相互配合，共同提高電力系統(tǒng)的阻尼特性，降低次同步振蕩的危害程度。例如，研究同步調(diào)相機(jī)與STATCOM在抑制次同步振蕩時的協(xié)調(diào)控制策略，實現(xiàn)兩者在不同工況下的最優(yōu)配合。二、同步調(diào)相機(jī)與次同步振蕩概述2.1同步調(diào)相機(jī)基本原理與結(jié)構(gòu)2.1.1工作原理同步調(diào)相機(jī)本質(zhì)上是一種特殊運行狀態(tài)下的同步電機(jī)，運行于電動機(jī)狀態(tài)，但不帶機(jī)械負(fù)載，主要功能是向電力系統(tǒng)提供或吸收無功功率，以改善電網(wǎng)功率因數(shù)，維持電網(wǎng)電壓水平。其工作原理基于同步電機(jī)的電磁感應(yīng)原理以及勵磁調(diào)節(jié)特性。在同步電機(jī)中，定子繞組通入三相交流電后，會產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場，該磁場以同步轉(zhuǎn)速n_s=\frac{60f}{p}（其中f為電網(wǎng)頻率，p為電機(jī)極對數(shù)）旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子繞組通過直流勵磁電流，產(chǎn)生一個恒定的磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場與定子旋轉(zhuǎn)磁場相互作用時，會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使轉(zhuǎn)子跟隨定子旋轉(zhuǎn)磁場同步轉(zhuǎn)動。同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)勵磁電流的大小來改變其無功功率的輸出。當(dāng)同步調(diào)相機(jī)處于過勵狀態(tài)時，即勵磁電流較大，轉(zhuǎn)子磁場較強(qiáng)，此時同步調(diào)相機(jī)從電網(wǎng)汲取相位超前于電壓的電流，向電網(wǎng)輸出感性無功功率。這是因為過勵時，電機(jī)的電樞反應(yīng)呈現(xiàn)出去磁作用，為了維持氣隙磁通不變，定子電流會增大，且其中的無功分量超前電壓，從而實現(xiàn)向電網(wǎng)提供感性無功功率，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)。例如，在某電網(wǎng)中，當(dāng)大量異步電動機(jī)運行時，它們從電網(wǎng)汲取大量感性無功功率，導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)降低。此時投入過勵運行的同步調(diào)相機(jī)，能夠向電網(wǎng)輸出感性無功功率，補(bǔ)償異步電動機(jī)所需的無功，使電網(wǎng)功率因數(shù)得到提高。相反，當(dāng)同步調(diào)相機(jī)處于欠勵狀態(tài)時，勵磁電流較小，轉(zhuǎn)子磁場較弱，同步調(diào)相機(jī)從電網(wǎng)汲取相位滯后于電壓的電流，吸收電網(wǎng)的感性無功功率，輸出容性無功功率。欠勵時，電樞反應(yīng)呈現(xiàn)增磁作用，定子電流中的無功分量滯后電壓，從而實現(xiàn)吸收電網(wǎng)感性無功的功能。在長距離輸電線路輕載時，線路電容效應(yīng)會使線路末端電壓升高，此時讓同步調(diào)相機(jī)欠勵運行，吸收感性無功功率，可防止電網(wǎng)電壓過度上升，維持電網(wǎng)電壓在一定水平。通過靈活調(diào)節(jié)勵磁電流，同步調(diào)相機(jī)可以在不同的電網(wǎng)運行工況下，根據(jù)系統(tǒng)的需求，快速、準(zhǔn)確地調(diào)節(jié)無功功率的輸出，以滿足電力系統(tǒng)對無功功率的要求，維持電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。2.1.2結(jié)構(gòu)組成同步調(diào)相機(jī)的結(jié)構(gòu)基本上與同步電動機(jī)相同，主要由定子、轉(zhuǎn)子、勵磁系統(tǒng)等部分組成。定子：定子是同步調(diào)相機(jī)的靜止部分，主要由定子鐵芯、定子繞組和機(jī)座等部件組成。定子鐵芯通常由硅鋼片疊壓而成，其作用是提供磁路，減少磁滯和渦流損耗。定子繞組則是由絕緣導(dǎo)線繞制而成，按照一定的規(guī)律分布在定子鐵芯的槽內(nèi)，用于通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。機(jī)座主要用于支撐和固定定子鐵芯和繞組，同時起到保護(hù)內(nèi)部部件的作用。轉(zhuǎn)子：轉(zhuǎn)子是同步調(diào)相機(jī)的轉(zhuǎn)動部分，主要由轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組、轉(zhuǎn)軸和滑環(huán)等部件組成。轉(zhuǎn)子鐵芯也是由硅鋼片疊壓而成，套在轉(zhuǎn)軸上，與定子鐵芯相對應(yīng)，共同構(gòu)成磁路。轉(zhuǎn)子繞組是由直流勵磁繞組組成，通過滑環(huán)和電刷與勵磁系統(tǒng)相連，通入直流勵磁電流，產(chǎn)生恒定的磁場。轉(zhuǎn)軸是傳遞轉(zhuǎn)矩的部件，將轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給負(fù)載（雖然同步調(diào)相機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載，但在運行過程中，轉(zhuǎn)軸起到支撐轉(zhuǎn)子和傳遞電磁轉(zhuǎn)矩的作用）。滑環(huán)和電刷則用于實現(xiàn)轉(zhuǎn)子繞組與外部勵磁系統(tǒng)的電氣連接，使直流勵磁電流能夠順利通入轉(zhuǎn)子繞組。由于同步調(diào)相機(jī)不帶機(jī)械負(fù)載，其轉(zhuǎn)軸可以相對細(xì)些，并且如果它具有自起動能力，轉(zhuǎn)子可以做成沒有軸伸，這樣便于密封，減少外界因素對電機(jī)內(nèi)部的影響。勵磁系統(tǒng)：勵磁系統(tǒng)是同步調(diào)相機(jī)的重要組成部分，其主要作用是為轉(zhuǎn)子繞組提供直流勵磁電流，并根據(jù)電力系統(tǒng)的運行需求，調(diào)節(jié)勵磁電流的大小和方向，以實現(xiàn)同步調(diào)相機(jī)無功功率的調(diào)節(jié)。勵磁系統(tǒng)通常由勵磁電源、勵磁調(diào)節(jié)器和勵磁變壓器等部分組成。勵磁電源可以是直流發(fā)電機(jī)、晶閘管整流裝置或其他形式的直流電源，為轉(zhuǎn)子繞組提供所需的直流電流。勵磁調(diào)節(jié)器是勵磁系統(tǒng)的核心部件，它根據(jù)同步調(diào)相機(jī)的運行狀態(tài)（如電壓、電流、功率因數(shù)等）和電力系統(tǒng)的控制信號，自動調(diào)節(jié)勵磁電流的大小，使同步調(diào)相機(jī)能夠穩(wěn)定運行，并滿足電力系統(tǒng)對無功功率的要求。勵磁變壓器則用于將電網(wǎng)的交流電壓變換為適合勵磁系統(tǒng)工作的電壓等級，為勵磁電源提供輸入電壓。除了上述主要部件外，同步調(diào)相機(jī)還可能配備一些輔助設(shè)備，如冷卻系統(tǒng)、保護(hù)裝置等。冷卻系統(tǒng)用于帶走同步調(diào)相機(jī)運行過程中產(chǎn)生的熱量，保證電機(jī)的正常運行。由于同步調(diào)相機(jī)經(jīng)常運行在過勵狀態(tài)，勵磁電流較大，損耗也比較大，發(fā)熱比較嚴(yán)重，因此容量較大的同步調(diào)相機(jī)常采用氫氣冷卻或其他高效的冷卻方式。保護(hù)裝置則用于監(jiān)測同步調(diào)相機(jī)的運行狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)故障或異常情況時，及時采取保護(hù)措施，如跳閘、報警等，以保護(hù)設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全。2.2次同步振蕩產(chǎn)生機(jī)理與危害2.2.1產(chǎn)生機(jī)理串聯(lián)補(bǔ)償電容引發(fā)的次同步振蕩：在電力系統(tǒng)中，為了提高輸電線路的輸送能力和穩(wěn)定性，常常采用串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)。當(dāng)線路中串聯(lián)電容后，電氣系統(tǒng)的固有諧振頻率f_{e}=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}（其中L為線路電感，C為串聯(lián)補(bǔ)償電容）可能與汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的自然扭振頻率f_{m}接近或成互補(bǔ)關(guān)系，即f_{e}+f_{m}\approxf_{0}（f_{0}為電網(wǎng)同步頻率，在我國通常為50Hz），從而引發(fā)次同步諧振，進(jìn)而導(dǎo)致次同步振蕩。這種現(xiàn)象可以從異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)、機(jī)電扭振互作用和暫態(tài)力矩放大作用三個方面來理解。異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)：當(dāng)電氣系統(tǒng)的諧振頻率與軸系扭振頻率滿足一定條件時，在次同步頻率下，發(fā)電機(jī)的等效阻抗呈容性，而系統(tǒng)阻抗呈感性，此時發(fā)電機(jī)相當(dāng)于一臺異步發(fā)電機(jī)，從系統(tǒng)中吸收有功功率，向系統(tǒng)注入無功功率。這種能量的交換會使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，進(jìn)而引發(fā)軸系的扭振。例如，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動時，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)微小波動，由于異步發(fā)電機(jī)效應(yīng)，這種轉(zhuǎn)速波動會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)之間的功率交換加劇，從而使軸系扭振進(jìn)一步加劇。機(jī)電扭振互作用：汽輪發(fā)電機(jī)組的軸系是一個復(fù)雜的機(jī)械系統(tǒng)，具有多個質(zhì)量塊和彈性軸段，存在多個固有扭振頻率。當(dāng)電氣系統(tǒng)的次同步頻率與軸系的某一固有扭振頻率接近時，電氣系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)之間會產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用。電氣系統(tǒng)中的電流和電壓變化會產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，作用在發(fā)電機(jī)軸系上，引起軸系的扭振；而軸系的扭振又會反過來影響發(fā)電機(jī)的電磁過程，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出的電流和電壓發(fā)生變化，進(jìn)一步加劇次同步振蕩。例如，在某串聯(lián)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中，由于機(jī)電扭振互作用，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障后，發(fā)電機(jī)軸系的扭振幅值迅速增大，對軸系造成了嚴(yán)重的損害。暫態(tài)力矩放大作用：在電力系統(tǒng)發(fā)生故障或擾動時，會產(chǎn)生暫態(tài)電磁力矩。如果這些暫態(tài)電磁力矩的頻率與軸系的固有扭振頻率接近，就會在軸系中產(chǎn)生共振，使軸系的扭振力矩大幅放大。這種暫態(tài)力矩放大作用會對軸系造成極大的沖擊，嚴(yán)重威脅軸系的安全。例如，在系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，短路電流產(chǎn)生的暫態(tài)電磁力矩可能會引發(fā)軸系的暫態(tài)力矩放大，導(dǎo)致軸系損壞。高壓直流輸電引發(fā)的次同步振蕩：高壓直流輸電（HVDC）系統(tǒng)由于其在長距離、大容量輸電方面的優(yōu)勢，在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。然而，HVDC系統(tǒng)的運行也會引發(fā)次同步振蕩問題，其產(chǎn)生機(jī)理與串聯(lián)補(bǔ)償電容引發(fā)的次同步振蕩有所不同。直流輸電系統(tǒng)的功率特性：直流輸電系統(tǒng)輸送的功率與網(wǎng)絡(luò)頻率無關(guān)，對汽輪發(fā)電機(jī)組的頻率振蕩和次同步振蕩均不起阻尼作用。這是因為直流輸電系統(tǒng)通過換流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電進(jìn)行傳輸，其功率控制主要通過調(diào)節(jié)換流器的觸發(fā)角來實現(xiàn)，與交流系統(tǒng)的頻率沒有直接關(guān)聯(lián)。例如，當(dāng)交流系統(tǒng)中出現(xiàn)次同步振蕩時，直流輸電系統(tǒng)不會像傳統(tǒng)交流輸電系統(tǒng)那樣對振蕩產(chǎn)生阻尼作用，反而可能會加劇振蕩的發(fā)展。不利因素的共同作用：雖然直流輸電系統(tǒng)本身對次同步振蕩不起阻尼作用，但這并不足以導(dǎo)致次同步振蕩的不穩(wěn)定。只有在一系列不利因素共同作用時，才會出現(xiàn)次同步振蕩不穩(wěn)定的情況。這些不利因素包括汽輪發(fā)電機(jī)組與直流輸電整流站的距離、與交流大電網(wǎng)的連接強(qiáng)度以及額定功率等因素。當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組與直流輸電整流站距離過近時，兩者之間的電氣聯(lián)系緊密，相互影響較大，容易引發(fā)次同步振蕩；如果汽輪發(fā)電機(jī)組與交流大電網(wǎng)的連接薄弱，常規(guī)電力負(fù)荷的阻尼作用基本無效，系統(tǒng)對次同步振蕩的抑制能力減弱；當(dāng)汽輪發(fā)電機(jī)組的額定功率與直流輸電輸送的額定功率在同一個數(shù)量級上時，兩者之間的功率交換可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的功率振蕩加劇，從而引發(fā)次同步振蕩。例如，在某高壓直流輸電工程中，由于附近的汽輪發(fā)電機(jī)組與直流輸電整流站距離較近，且與交流大電網(wǎng)連接薄弱，在系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)了次同步振蕩問題，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成了嚴(yán)重影響。除了串聯(lián)補(bǔ)償電容和高壓直流輸電外，新能源發(fā)電（如風(fēng)電、光伏等）的大規(guī)模接入也會引發(fā)次同步振蕩問題。以雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為例，其變流器的控制方式和參數(shù)設(shè)置不合理時，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的電氣特性發(fā)生變化，從而引發(fā)次同步振蕩。而且新能源發(fā)電的間歇性和波動性會使電網(wǎng)的運行狀態(tài)更加復(fù)雜，增加了次同步振蕩的發(fā)生風(fēng)險。2.2.2危害分析對發(fā)電機(jī)的危害：次同步振蕩對發(fā)電機(jī)的危害主要體現(xiàn)在軸系上。在次同步振蕩過程中，發(fā)電機(jī)軸系會承受額外的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。這種扭轉(zhuǎn)應(yīng)力是由電氣系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)之間的相互作用產(chǎn)生的，其頻率低于同步頻率。長期處于次同步振蕩環(huán)境下，軸系材料會因反復(fù)承受扭轉(zhuǎn)應(yīng)力而產(chǎn)生疲勞，導(dǎo)致軸系的使用壽命縮短。嚴(yán)重時，軸系可能會發(fā)生斷裂，造成重大的設(shè)備損壞事故。例如，1970年和1971年，美國Mohave電廠先后兩次發(fā)生因次同步振蕩導(dǎo)致發(fā)電機(jī)大軸損壞的事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這兩次事故引起了電力行業(yè)對次同步振蕩問題的高度關(guān)注。軸系的扭振還會影響發(fā)電機(jī)的正常運行，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出的電壓和電流出現(xiàn)波動，影響電能質(zhì)量。對電網(wǎng)設(shè)備的危害：次同步振蕩會使電網(wǎng)中的電流和電壓發(fā)生波動和畸變，這對電網(wǎng)中的其他設(shè)備也會產(chǎn)生不利影響。對于變壓器來說，次同步振蕩可能會導(dǎo)致其鐵芯飽和，增加鐵芯損耗，甚至可能引發(fā)變壓器的故障。對于輸電線路，次同步振蕩會使線路中的電流增大，導(dǎo)致線路損耗增加，同時也會影響線路的絕緣性能，縮短線路的使用壽命。次同步振蕩還可能會影響電網(wǎng)中其他電氣設(shè)備的正常運行，如開關(guān)設(shè)備、繼電保護(hù)裝置等。例如，當(dāng)次同步振蕩導(dǎo)致電壓波動過大時，可能會使繼電保護(hù)裝置誤動作，影響電網(wǎng)的安全保護(hù)功能。對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的危害：次同步振蕩嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。當(dāng)次同步振蕩發(fā)生時，電力系統(tǒng)中的功率會出現(xiàn)波動，導(dǎo)致系統(tǒng)的電壓和頻率不穩(wěn)定。如果次同步振蕩得不到有效抑制，可能會引發(fā)系統(tǒng)的連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，甚至引發(fā)大面積停電事故。在多機(jī)電力系統(tǒng)中，次同步振蕩可能會導(dǎo)致機(jī)組之間的功率分配不均，引發(fā)機(jī)組之間的失步振蕩，使系統(tǒng)失去同步運行能力。例如，在一些大規(guī)模的電力系統(tǒng)中，由于次同步振蕩的影響，曾發(fā)生過局部地區(qū)電網(wǎng)崩潰的事故，給社會經(jīng)濟(jì)帶來了巨大的損失。次同步振蕩還會影響電力系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)對擾動的響應(yīng)能力，使系統(tǒng)在受到大擾動時更容易發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。2.3同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究現(xiàn)狀近年來，隨著電力系統(tǒng)中次同步振蕩問題的日益突出，同步調(diào)相機(jī)在抑制次同步振蕩方面的研究逐漸受到關(guān)注。眾多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)圍繞同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理、控制策略以及實際應(yīng)用等方面展開了深入研究，取得了一系列有價值的成果。在理論研究方面，學(xué)者們通過建立同步調(diào)相機(jī)和電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，深入分析了同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理。研究表明，同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)勵磁電流改變無功功率輸出，能夠影響電力系統(tǒng)的電氣特性，為系統(tǒng)提供額外的阻尼轉(zhuǎn)矩，從而有效抑制次同步振蕩。基于同步電機(jī)的基本理論，推導(dǎo)了同步調(diào)相機(jī)在次同步振蕩頻率下的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式，揭示了其對軸系扭振的阻尼作用機(jī)制。一些研究還從電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的角度出發(fā)，分析了同步調(diào)相機(jī)對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性和暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，為同步調(diào)相機(jī)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。在控制策略研究方面，為了提高同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的性能，學(xué)者們提出了多種控制策略。傳統(tǒng)的控制策略主要基于比例-積分-微分（PID）控制，通過調(diào)節(jié)勵磁電流來維持同步調(diào)相機(jī)的輸出電壓和無功功率穩(wěn)定。然而，PID控制在面對復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)運行工況時，存在響應(yīng)速度慢、魯棒性差等問題。為了克服這些缺點，現(xiàn)代控制理論和智能控制技術(shù)被引入到同步調(diào)相機(jī)的控制中。例如，基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的同步調(diào)相機(jī)勵磁控制器，能夠在系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，快速調(diào)整勵磁電流，提供強(qiáng)大的阻尼轉(zhuǎn)矩，有效抑制振蕩的發(fā)展；自適應(yīng)控制策略則可以根據(jù)電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)，自動調(diào)整同步調(diào)相機(jī)的控制參數(shù)，實現(xiàn)對次同步振蕩的自適應(yīng)抑制；模糊控制策略利用模糊邏輯推理，對同步調(diào)相機(jī)的控制進(jìn)行優(yōu)化，提高了控制的靈活性和適應(yīng)性。在仿真研究方面，利用電力系統(tǒng)仿真軟件對同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的性能進(jìn)行了大量的仿真分析。通過搭建包含同步調(diào)相機(jī)的電力系統(tǒng)仿真模型，模擬各種實際運行工況下的次同步振蕩現(xiàn)象，研究同步調(diào)相機(jī)在不同控制策略和參數(shù)設(shè)置下對次同步振蕩的抑制效果。仿真結(jié)果表明，同步調(diào)相機(jī)能夠有效地抑制次同步振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在某串聯(lián)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)的仿真模型中，加入同步調(diào)相機(jī)并采用優(yōu)化的控制策略后，次同步振蕩的幅值明顯減小，系統(tǒng)的阻尼特性得到顯著改善。仿真研究還為同步調(diào)相機(jī)的參數(shù)優(yōu)化和控制策略設(shè)計提供了重要的參考依據(jù)。在實際應(yīng)用方面，同步調(diào)相機(jī)在一些電力系統(tǒng)中已經(jīng)得到了應(yīng)用，并取得了一定的效果。例如，在某些特高壓輸電工程中，同步調(diào)相機(jī)被用于抑制次同步振蕩，保障了輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在某特高壓直流輸電工程中，通過在換流站附近配置同步調(diào)相機(jī)，有效地抑制了直流輸電引發(fā)的次同步振蕩，提高了系統(tǒng)的可靠性。然而，同步調(diào)相機(jī)在實際應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)，如投資成本高、運行維護(hù)復(fù)雜等。此外，同步調(diào)相機(jī)與其他次同步振蕩抑制裝置的協(xié)同控制問題也需要進(jìn)一步研究和解決。盡管目前在同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的研究方面已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一些問題和不足需要進(jìn)一步深入研究?，F(xiàn)有研究在同步調(diào)相機(jī)與電力系統(tǒng)的相互作用機(jī)理方面還需要進(jìn)一步深化，以更準(zhǔn)確地揭示同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的本質(zhì)。對于同步調(diào)相機(jī)在復(fù)雜電力系統(tǒng)（如含大規(guī)模新能源接入的電力系統(tǒng)）中的應(yīng)用研究還相對較少，需要加強(qiáng)這方面的研究，以適應(yīng)電力系統(tǒng)發(fā)展的新需求。同步調(diào)相機(jī)的控制策略還需要進(jìn)一步優(yōu)化，提高其魯棒性和適應(yīng)性，以應(yīng)對各種復(fù)雜多變的運行工況。三、同步調(diào)相機(jī)抑制系統(tǒng)次同步振蕩的原理3.1無功補(bǔ)償與電壓穩(wěn)定原理3.1.1無功功率調(diào)節(jié)機(jī)制同步調(diào)相機(jī)調(diào)節(jié)無功功率的核心在于其能夠靈活調(diào)整勵磁電流，進(jìn)而改變自身的運行狀態(tài)，實現(xiàn)對無功功率的有效調(diào)控。從電機(jī)的基本原理來看，同步調(diào)相機(jī)的運行基于電磁感應(yīng)定律，定子繞組通入三相交流電產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子繞組通入直流勵磁電流產(chǎn)生恒定磁場，兩者相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。當(dāng)同步調(diào)相機(jī)處于過勵狀態(tài)時，勵磁電流增大，轉(zhuǎn)子磁場增強(qiáng)，此時同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于一個感性無功功率源，向電網(wǎng)輸出感性無功功率。這是因為過勵時，電機(jī)的電樞反應(yīng)呈現(xiàn)出去磁作用，為了維持氣隙磁通不變，定子電流會增大，且其中的無功分量超前電壓，從而實現(xiàn)向電網(wǎng)提供感性無功功率。假設(shè)電網(wǎng)中存在大量感性負(fù)載，如異步電動機(jī)，它們從電網(wǎng)吸收感性無功功率，導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)降低。此時投入過勵運行的同步調(diào)相機(jī)，能夠向電網(wǎng)輸出感性無功功率，補(bǔ)償異步電動機(jī)所需的無功，使電網(wǎng)功率因數(shù)得到提高。相反，當(dāng)同步調(diào)相機(jī)處于欠勵狀態(tài)時，勵磁電流減小，轉(zhuǎn)子磁場減弱，同步調(diào)相機(jī)從電網(wǎng)汲取感性無功功率，輸出容性無功功率。欠勵時，電樞反應(yīng)呈現(xiàn)增磁作用，定子電流中的無功分量滯后電壓，從而實現(xiàn)吸收電網(wǎng)感性無功的功能。在長距離輸電線路輕載時，線路電容效應(yīng)會使線路末端電壓升高，此時讓同步調(diào)相機(jī)欠勵運行，吸收感性無功功率，可防止電網(wǎng)電壓過度上升，維持電網(wǎng)電壓在一定水平。這種通過調(diào)節(jié)勵磁電流來改變無功功率輸出的機(jī)制，使得同步調(diào)相機(jī)能夠根據(jù)電網(wǎng)的實際需求，快速、準(zhǔn)確地提供或吸收無功功率，有效維持電網(wǎng)的無功功率平衡。而且，同步調(diào)相機(jī)的無功功率調(diào)節(jié)具有連續(xù)性和快速響應(yīng)性，能夠在短時間內(nèi)對電網(wǎng)的無功需求變化做出反應(yīng)，適應(yīng)電力系統(tǒng)動態(tài)變化的要求。與其他一些無功補(bǔ)償裝置相比，同步調(diào)相機(jī)的調(diào)節(jié)范圍更廣，能夠滿足不同工況下電網(wǎng)對無功功率的需求。3.1.2對系統(tǒng)電壓的支撐作用同步調(diào)相機(jī)通過無功補(bǔ)償對系統(tǒng)電壓起到關(guān)鍵的支撐作用，進(jìn)而有效抑制次同步振蕩。在電力系統(tǒng)中，電壓的穩(wěn)定對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要，而無功功率與電壓之間存在著密切的關(guān)系。當(dāng)系統(tǒng)無功功率不足時，電壓會下降；反之，當(dāng)系統(tǒng)無功功率過剩時，電壓會上升。同步調(diào)相機(jī)能夠根據(jù)系統(tǒng)電壓的變化，自動調(diào)節(jié)無功功率的輸出，從而維持系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，會伴隨著電壓的波動和幅值變化。以串聯(lián)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)為例，在次同步振蕩過程中，由于電氣系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的相互作用，線路中的電流和電壓會出現(xiàn)低頻振蕩。此時，同步調(diào)相機(jī)可以通過調(diào)節(jié)勵磁電流，輸出或吸收無功功率，對系統(tǒng)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)系統(tǒng)電壓下降時，同步調(diào)相機(jī)增加無功輸出，使系統(tǒng)無功功率增加，從而提高系統(tǒng)電壓；當(dāng)系統(tǒng)電壓上升時，同步調(diào)相機(jī)吸收無功功率，減少系統(tǒng)無功功率，抑制電壓的進(jìn)一步上升。同步調(diào)相機(jī)對系統(tǒng)電壓的支撐作用還體現(xiàn)在增強(qiáng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性方面。在電力系統(tǒng)受到擾動時，如短路故障、負(fù)荷突變等，系統(tǒng)電壓會發(fā)生劇烈變化。同步調(diào)相機(jī)能夠快速響應(yīng)這些變化，通過調(diào)節(jié)無功功率，為系統(tǒng)提供額外的電壓支撐，幫助系統(tǒng)盡快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。在某特高壓輸電系統(tǒng)中，當(dāng)發(fā)生短路故障后，系統(tǒng)電壓急劇下降，同步調(diào)相機(jī)迅速增加無功輸出，使得系統(tǒng)電壓在短時間內(nèi)得到恢復(fù)，避免了因電壓過低導(dǎo)致的系統(tǒng)失穩(wěn)。同步調(diào)相機(jī)的存在還可以改善系統(tǒng)的電壓分布。在大型電力系統(tǒng)中，由于輸電線路的阻抗和負(fù)荷分布的不均勻性，會導(dǎo)致不同節(jié)點的電壓存在差異。同步調(diào)相機(jī)可以安裝在電壓較低的節(jié)點附近，通過輸出無功功率，提高該節(jié)點的電壓，從而改善整個系統(tǒng)的電壓分布，提高系統(tǒng)的供電質(zhì)量。同步調(diào)相機(jī)通過無功補(bǔ)償對系統(tǒng)電壓的支撐作用，不僅能夠有效抑制次同步振蕩過程中的電壓波動，增強(qiáng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，還能改善系統(tǒng)的電壓分布，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。3.2增加系統(tǒng)阻尼原理3.2.1阻尼特性分析同步調(diào)相機(jī)能夠增加系統(tǒng)阻尼，有效抑制次同步振蕩的能量積累，這主要源于其獨特的運行特性和電磁過程。在電力系統(tǒng)中，阻尼是影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素之一，它能夠消耗系統(tǒng)振蕩過程中的能量，使振蕩逐漸衰減。從電機(jī)的電磁原理角度來看，同步調(diào)相機(jī)的阻尼作用與轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和電磁特性密切相關(guān)。同步調(diào)相機(jī)的轉(zhuǎn)子通常采用實心結(jié)構(gòu)或帶有阻尼繞組，這些結(jié)構(gòu)在電機(jī)運行過程中會產(chǎn)生感應(yīng)電流。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，電機(jī)的轉(zhuǎn)速會出現(xiàn)波動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場之間的相對速度發(fā)生變化。這種相對速度的變化會在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，進(jìn)而在阻尼繞組或?qū)嵭霓D(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)楞次定律，感應(yīng)電流所產(chǎn)生的磁場總是阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化，因此這些感應(yīng)電流會產(chǎn)生一個與轉(zhuǎn)速波動方向相反的電磁轉(zhuǎn)矩，即阻尼轉(zhuǎn)矩。阻尼轉(zhuǎn)矩的存在能夠有效地消耗系統(tǒng)振蕩的能量，使次同步振蕩的幅值逐漸減小。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速升高時，阻尼繞組中的感應(yīng)電流會產(chǎn)生一個制動轉(zhuǎn)矩，阻礙轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步升高；當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時，感應(yīng)電流產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩則會促使轉(zhuǎn)速回升，從而抑制了轉(zhuǎn)速的振蕩。同步調(diào)相機(jī)的勵磁系統(tǒng)也對阻尼特性產(chǎn)生重要影響。通過調(diào)節(jié)勵磁電流，同步調(diào)相機(jī)可以改變其無功功率輸出，進(jìn)而影響系統(tǒng)的電氣特性。在次同步振蕩過程中，合適的勵磁調(diào)節(jié)能夠使同步調(diào)相機(jī)提供額外的阻尼轉(zhuǎn)矩，增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼效果。以某實際電力系統(tǒng)為例，在未安裝同步調(diào)相機(jī)時，系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩后，振蕩幅值較大且衰減緩慢，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成了嚴(yán)重威脅。而在安裝同步調(diào)相機(jī)并合理設(shè)置其控制參數(shù)后，同步調(diào)相機(jī)產(chǎn)生的阻尼轉(zhuǎn)矩有效地抑制了次同步振蕩的發(fā)展，振蕩幅值迅速減小，系統(tǒng)能夠在較短時間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定運行。通過對該系統(tǒng)的仿真分析和實際運行數(shù)據(jù)監(jiān)測，進(jìn)一步驗證了同步調(diào)相機(jī)在增加系統(tǒng)阻尼、抑制次同步振蕩能量積累方面的顯著作用。同步調(diào)相機(jī)通過自身的結(jié)構(gòu)特性和勵磁調(diào)節(jié)，能夠在系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時產(chǎn)生有效的阻尼轉(zhuǎn)矩，消耗振蕩能量，從而抑制次同步振蕩的能量積累，保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。3.2.2與系統(tǒng)振蕩的相互作用同步調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)振蕩之間存在著復(fù)雜的相互作用關(guān)系，深入理解這種關(guān)系對于揭示同步調(diào)相機(jī)抑制振蕩的原理至關(guān)重要。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，系統(tǒng)中的電壓、電流和功率等電氣量會出現(xiàn)低頻振蕩，這會對同步調(diào)相機(jī)的運行狀態(tài)產(chǎn)生影響。同步調(diào)相機(jī)也會通過自身的調(diào)節(jié)作用，反作用于系統(tǒng)振蕩，從而實現(xiàn)對振蕩的抑制。從電氣量的角度來看，系統(tǒng)次同步振蕩會導(dǎo)致同步調(diào)相機(jī)的端電壓和電流發(fā)生振蕩變化。由于同步調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)相連，系統(tǒng)的電壓波動會直接反映在同步調(diào)相機(jī)的端電壓上，使其出現(xiàn)幅值和相位的變化。而端電壓的變化又會引起同步調(diào)相機(jī)的勵磁電流和無功功率輸出發(fā)生改變。當(dāng)系統(tǒng)電壓下降時，同步調(diào)相機(jī)為了維持電壓穩(wěn)定，會增加勵磁電流，輸出更多的無功功率；當(dāng)系統(tǒng)電壓上升時，同步調(diào)相機(jī)則會減小勵磁電流，吸收無功功率。這種無功功率的調(diào)節(jié)過程會對系統(tǒng)的電氣特性產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變系統(tǒng)振蕩的特性。在電磁轉(zhuǎn)矩方面，同步調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)振蕩之間也存在著密切的相互作用。系統(tǒng)次同步振蕩會使同步調(diào)相機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生波動，而同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)自身的勵磁電流和無功功率輸出，能夠產(chǎn)生一個與系統(tǒng)振蕩電磁轉(zhuǎn)矩相反的阻尼轉(zhuǎn)矩。這個阻尼轉(zhuǎn)矩可以抵消系統(tǒng)振蕩的部分能量，使振蕩逐漸衰減。在串聯(lián)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，電氣系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)的相互作用會導(dǎo)致發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)低頻振蕩。此時，同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)勵磁電流，改變自身的無功功率輸出，產(chǎn)生一個與發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩振蕩相反的阻尼轉(zhuǎn)矩，從而抑制了發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的振蕩，減輕了對發(fā)電機(jī)軸系的影響。同步調(diào)相機(jī)還可以通過改善系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性來抑制系統(tǒng)振蕩。在次同步振蕩過程中，系統(tǒng)電壓的波動會加劇振蕩的發(fā)展。同步調(diào)相機(jī)通過無功補(bǔ)償作用，能夠穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，減少電壓波動，從而為系統(tǒng)振蕩的抑制創(chuàng)造有利條件。在某高壓直流輸電系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)的接入有效地穩(wěn)定了系統(tǒng)電壓，使得系統(tǒng)在發(fā)生次同步振蕩時，能夠更快地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)，振蕩的持續(xù)時間和幅值都得到了顯著降低。同步調(diào)相機(jī)與系統(tǒng)振蕩之間存在著相互影響、相互作用的關(guān)系。同步調(diào)相機(jī)通過對系統(tǒng)電氣量和電磁轉(zhuǎn)矩的調(diào)節(jié)，以及對系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的改善，實現(xiàn)了對次同步振蕩的有效抑制，保障了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。3.3數(shù)學(xué)模型與控制策略3.3.1同步調(diào)相機(jī)數(shù)學(xué)模型建立建立準(zhǔn)確的同步調(diào)相機(jī)數(shù)學(xué)模型是深入研究其抑制次同步振蕩原理和性能的關(guān)鍵基礎(chǔ)。在電力系統(tǒng)分析中，通常基于同步電機(jī)的基本理論來構(gòu)建同步調(diào)相機(jī)的數(shù)學(xué)模型，主要考慮其電磁關(guān)系、機(jī)電暫態(tài)過程以及與電力系統(tǒng)的相互作用。從電磁關(guān)系角度出發(fā)，在dq坐標(biāo)系下，同步調(diào)相機(jī)的電壓方程可以表示為：\begin{cases}u_d=-R_si_d-\omega_s\psi_q+\frac{d\psi_d}{dt}\\u_q=-R_si_q+\omega_s\psi_d+\frac{d\psi_q}{dt}\end{cases}其中，u_d、u_q分別為dq軸定子電壓，i_d、i_q分別為dq軸定子電流，R_s為定子電阻，\omega_s為同步角速度，\psi_d、\psi_q分別為dq軸磁鏈。磁鏈方程為：\begin{cases}\psi_d=-L_di_d+L_{md}i_{fd}\\\psi_q=-L_qi_q\end{cases}這里，L_d、L_q分別為dq軸同步電感，L_{md}為直軸互感，i_{fd}為勵磁電流。在機(jī)電暫態(tài)過程中，同步調(diào)相機(jī)的轉(zhuǎn)子運動方程描述了其轉(zhuǎn)速和角度的變化，可表示為：\begin{cases}\frac{2H}{\omega_s}\frac{d\omega}{dt}=T_m-T_e-D(\omega-\omega_s)\\\frac{d\delta}{dt}=(\omega-\omega_s)\end{cases}式中，H為同步調(diào)相機(jī)的慣性時間常數(shù)，\omega為轉(zhuǎn)子角速度，T_m為機(jī)械轉(zhuǎn)矩（在同步調(diào)相機(jī)中，由于不帶機(jī)械負(fù)載，T_m主要用于維持電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速），T_e為電磁轉(zhuǎn)矩，D為阻尼系數(shù)，\delta為轉(zhuǎn)子位置角。電磁轉(zhuǎn)矩T_e可通過下式計算：T_e=p(\psi_di_q-\psi_qi_d)其中，p為電機(jī)極對數(shù)。考慮到同步調(diào)相機(jī)的勵磁系統(tǒng)對其運行特性有著重要影響，勵磁系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型也需要納入整體模型中。常見的勵磁系統(tǒng)模型如晶閘管勵磁系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)可以表示為：U_{fd}=K_A\frac{1+sT_{A1}}{1+sT_{A2}}(U_{ref}-U_{t})其中，U_{fd}為勵磁電壓，K_A為勵磁調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)，T_{A1}、T_{A2}為時間常數(shù)，U_{ref}為參考電壓，U_{t}為同步調(diào)相機(jī)的端電壓。通過上述一系列方程，構(gòu)建了同步調(diào)相機(jī)完整的數(shù)學(xué)模型，該模型全面描述了同步調(diào)相機(jī)在電力系統(tǒng)中的電氣特性和動態(tài)行為，為后續(xù)深入分析同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的原理和性能提供了堅實的理論基礎(chǔ)。通過對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真分析，可以研究同步調(diào)相機(jī)在不同運行工況下的響應(yīng)特性，以及其對電力系統(tǒng)次同步振蕩的抑制效果，從而為優(yōu)化同步調(diào)相機(jī)的控制策略和參數(shù)設(shè)置提供依據(jù)。3.3.2控制策略設(shè)計與實現(xiàn)為了充分發(fā)揮同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩的作用，設(shè)計合理有效的控制策略至關(guān)重要。同步調(diào)相機(jī)的控制策略主要圍繞勵磁控制展開，通過調(diào)節(jié)勵磁電流，實現(xiàn)對同步調(diào)相機(jī)無功功率輸出和電磁轉(zhuǎn)矩的精確控制，進(jìn)而達(dá)到抑制次同步振蕩的目的。傳統(tǒng)PID控制策略：傳統(tǒng)的同步調(diào)相機(jī)勵磁控制多采用比例-積分-微分（PID）控制策略。PID控制器根據(jù)同步調(diào)相機(jī)的端電壓偏差信號，通過比例、積分和微分運算，輸出控制信號來調(diào)節(jié)勵磁電流。其控制規(guī)律可表示為：U_{fd}=K_p\DeltaU+K_i\int\DeltaUdt+K_d\frac{d\DeltaU}{dt}其中，U_{fd}為勵磁電壓控制信號，K_p、K_i、K_d分別為比例、積分和微分系數(shù)，\DeltaU為同步調(diào)相機(jī)端電壓與給定參考電壓的偏差。在實際應(yīng)用中，PID控制策略具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實現(xiàn)的優(yōu)點，能夠在一定程度上維持同步調(diào)相機(jī)的電壓穩(wěn)定和無功功率調(diào)節(jié)。然而，PID控制也存在一些局限性，其參數(shù)一旦確定，在不同的運行工況下難以自適應(yīng)調(diào)整，對于復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)運行環(huán)境，特別是在次同步振蕩發(fā)生時，可能無法快速、有效地抑制振蕩，控制效果不夠理想。基于現(xiàn)代控制理論的控制策略：為了克服傳統(tǒng)PID控制的不足，基于現(xiàn)代控制理論的控制策略被引入到同步調(diào)相機(jī)的勵磁控制中。滑模變結(jié)構(gòu)控制：滑模變結(jié)構(gòu)控制是一種非線性控制方法，它通過設(shè)計一個切換函數(shù)，使系統(tǒng)在不同的運行狀態(tài)下能夠快速切換到預(yù)先設(shè)定的滑模面上，并保持在滑模面上運動。在同步調(diào)相機(jī)勵磁控制中，滑模變結(jié)構(gòu)控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)變量，快速調(diào)整勵磁電流，提供強(qiáng)大的阻尼轉(zhuǎn)矩，有效抑制次同步振蕩。以基于電壓偏差的滑模變結(jié)構(gòu)控制為例，切換函數(shù)可以設(shè)計為：s=\DeltaU+\lambda\int\DeltaUdt其中，\lambda為滑模面參數(shù)。當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)處于滑模面上時，能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)性?；Ｗ兘Y(jié)構(gòu)控制具有響應(yīng)速度快、魯棒性強(qiáng)的優(yōu)點，能夠在系統(tǒng)參數(shù)變化和外部干擾的情況下，仍保持較好的控制性能。然而，滑模變結(jié)構(gòu)控制也存在抖振問題，可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和設(shè)備壽命，需要采取相應(yīng)的措施進(jìn)行抑制。自適應(yīng)控制：自適應(yīng)控制策略能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實時運行狀態(tài)和參數(shù)變化，自動調(diào)整同步調(diào)相機(jī)的控制參數(shù)，以實現(xiàn)最優(yōu)的控制效果。例如，模型參考自適應(yīng)控制（MRAC），它通過建立一個參考模型來描述系統(tǒng)的期望性能，然后根據(jù)實際系統(tǒng)與參考模型之間的偏差，實時調(diào)整控制器的參數(shù)。在同步調(diào)相機(jī)勵磁控制中，MRAC可以根據(jù)系統(tǒng)的頻率、電壓等信號，實時調(diào)整勵磁電流，以適應(yīng)系統(tǒng)的動態(tài)變化，提高同步調(diào)相機(jī)對次同步振蕩的抑制能力。自適應(yīng)控制策略具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和自調(diào)節(jié)能力，能夠在不同的運行工況下保持良好的控制效果，但它的設(shè)計和實現(xiàn)相對復(fù)雜，需要對系統(tǒng)有較為準(zhǔn)確的模型和參數(shù)估計?？刂撇呗缘膶崿F(xiàn)：在實際工程中，同步調(diào)相機(jī)控制策略的實現(xiàn)需要借助相應(yīng)的硬件和軟件系統(tǒng)。硬件方面，主要包括勵磁調(diào)節(jié)器、功率放大器、傳感器等設(shè)備。勵磁調(diào)節(jié)器負(fù)責(zé)實現(xiàn)控制算法，根據(jù)控制策略生成勵磁控制信號；功率放大器將勵磁控制信號放大，以驅(qū)動同步調(diào)相機(jī)的勵磁繞組；傳感器則用于實時監(jiān)測同步調(diào)相機(jī)的運行狀態(tài)，如電壓、電流、轉(zhuǎn)速等信號，并將這些信號反饋給勵磁調(diào)節(jié)器，形成閉環(huán)控制。軟件方面，通過編寫相應(yīng)的控制程序，實現(xiàn)各種控制策略的算法邏輯。利用數(shù)字信號處理器（DSP）或可編程邏輯控制器（PLC）等設(shè)備，將控制算法轉(zhuǎn)化為可執(zhí)行的代碼，實現(xiàn)對同步調(diào)相機(jī)的精確控制。在某實際電力系統(tǒng)中，采用基于DSP的勵磁調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)了同步調(diào)相機(jī)的滑模變結(jié)構(gòu)控制策略，通過實時監(jiān)測系統(tǒng)的次同步振蕩信號，快速調(diào)整勵磁電流，有效地抑制了次同步振蕩的發(fā)生，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。四、同步調(diào)相機(jī)抑制系統(tǒng)次同步振蕩的應(yīng)用案例分析4.1案例一：某風(fēng)電場次同步振蕩抑制4.1.1風(fēng)電場概況與次同步振蕩問題某風(fēng)電場位于我國西北地區(qū)，地勢平坦開闊，風(fēng)能資源豐富。該風(fēng)電場總裝機(jī)容量為500MW，共安裝了250臺單機(jī)容量為2MW的雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。風(fēng)電場通過220kV輸電線路與主電網(wǎng)相連，線路長度約為50km。為了提高輸電能力，該輸電線路采用了串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)，串補(bǔ)度為30%。在風(fēng)電場的運行過程中，多次出現(xiàn)次同步振蕩問題。次同步振蕩發(fā)生時，風(fēng)電機(jī)組的輸出功率、電流和電壓出現(xiàn)明顯的低頻振蕩，振蕩頻率主要集中在10-20Hz之間。次同步振蕩不僅導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的運行穩(wěn)定性下降，還對電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，引起電網(wǎng)電壓波動和閃變。經(jīng)分析，該風(fēng)電場出現(xiàn)次同步振蕩的主要原因是串聯(lián)電容補(bǔ)償與雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組之間的相互作用。雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的變流器控制策略和參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致在次同步頻率下，機(jī)組的電氣特性發(fā)生變化，與串聯(lián)電容補(bǔ)償形成了諧振回路，從而引發(fā)次同步振蕩。風(fēng)電場的風(fēng)速具有間歇性和波動性，這也會導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)不斷變化，增加了次同步振蕩的發(fā)生概率和復(fù)雜性。4.1.2同步調(diào)相機(jī)的應(yīng)用方案為了抑制該風(fēng)電場的次同步振蕩，在風(fēng)電場的并網(wǎng)點附近安裝了一臺容量為100Mvar的同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)采用自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，配備了先進(jìn)的勵磁調(diào)節(jié)器，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、精確的勵磁控制。在控制策略方面，采用了基于滑模變結(jié)構(gòu)控制的勵磁控制策略。該策略通過實時監(jiān)測同步調(diào)相機(jī)的端電壓、電流以及風(fēng)電場的運行狀態(tài)信號，如功率、頻率等，根據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制算法，快速調(diào)整同步調(diào)相機(jī)的勵磁電流，以提供有效的阻尼轉(zhuǎn)矩，抑制次同步振蕩。具體來說，當(dāng)檢測到次同步振蕩信號時，滑模變結(jié)構(gòu)控制器根據(jù)預(yù)先設(shè)定的切換函數(shù)，快速改變勵磁電流的大小和方向，使同步調(diào)相機(jī)輸出與次同步振蕩相反的電磁轉(zhuǎn)矩，從而抵消振蕩能量，抑制振蕩的發(fā)展。為了確保同步調(diào)相機(jī)與風(fēng)電場的協(xié)同運行，還對風(fēng)電機(jī)組的變流器控制策略進(jìn)行了優(yōu)化。通過調(diào)整變流器的控制參數(shù)，使其在次同步頻率下具有更好的電氣特性，減少與串聯(lián)電容補(bǔ)償之間的相互作用，降低次同步振蕩的發(fā)生風(fēng)險。在風(fēng)電機(jī)組的控制系統(tǒng)中增加了次同步振蕩監(jiān)測模塊，當(dāng)檢測到次同步振蕩時，及時調(diào)整風(fēng)電機(jī)組的運行狀態(tài)，如降低功率輸出、調(diào)整槳距角等，以減輕次同步振蕩對風(fēng)電機(jī)組和電網(wǎng)的影響。4.1.3應(yīng)用效果評估與分析通過實際運行數(shù)據(jù)監(jiān)測和仿真分析，對同步調(diào)相機(jī)在該風(fēng)電場抑制次同步振蕩的應(yīng)用效果進(jìn)行了評估。從實際運行數(shù)據(jù)來看，在安裝同步調(diào)相機(jī)并采用優(yōu)化控制策略后，風(fēng)電場次同步振蕩的幅值得到了顯著抑制。次同步振蕩發(fā)生時，風(fēng)電機(jī)組輸出功率的振蕩幅值從原來的±50MW降低到了±10MW以內(nèi)，電流和電壓的振蕩幅值也明顯減小，電網(wǎng)電壓波動和閃變得到了有效改善，電能質(zhì)量得到了顯著提高。同步調(diào)相機(jī)的投入運行，還提高了風(fēng)電場的運行穩(wěn)定性，減少了風(fēng)電機(jī)組因次同步振蕩而導(dǎo)致的脫網(wǎng)事故發(fā)生次數(shù)。為了進(jìn)一步驗證同步調(diào)相機(jī)的抑制效果，利用PSCAD/EMTDC仿真軟件對風(fēng)電場的運行情況進(jìn)行了仿真分析。在仿真模型中，設(shè)置了與實際風(fēng)電場相同的參數(shù)和運行工況，模擬了次同步振蕩的發(fā)生過程，并對比了安裝同步調(diào)相機(jī)前后的振蕩情況。仿真結(jié)果表明，安裝同步調(diào)相機(jī)后，次同步振蕩的阻尼明顯增加，振蕩在短時間內(nèi)迅速衰減。在次同步振蕩發(fā)生后的1s內(nèi)，振蕩幅值下降了80%以上，系統(tǒng)能夠快速恢復(fù)到穩(wěn)定運行狀態(tài)。通過對同步調(diào)相機(jī)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還發(fā)現(xiàn)同步調(diào)相機(jī)在抑制次同步振蕩過程中，能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求，快速調(diào)整無功功率輸出。當(dāng)次同步振蕩發(fā)生時，同步調(diào)相機(jī)能夠在幾毫秒內(nèi)響應(yīng)，輸出或吸收無功功率，為系統(tǒng)提供有效的電壓支撐和阻尼轉(zhuǎn)矩。這種快速響應(yīng)能力使得同步調(diào)相機(jī)能夠及時抑制次同步振蕩的發(fā)展，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。綜上所述，在該風(fēng)電場應(yīng)用同步調(diào)相機(jī)并采用優(yōu)化控制策略后，有效地抑制了次同步振蕩，提高了風(fēng)電場的運行穩(wěn)定性和電能質(zhì)量，取得了良好的應(yīng)用效果。4.2案例二：某火電機(jī)組次同步振蕩抑制4.2.1火電機(jī)組運行情況與振蕩問題某火電機(jī)組位于我國中部地區(qū)，是當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的重要電源支撐。該火電機(jī)組裝機(jī)容量為2×600MW，采用超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)，配備了先進(jìn)的汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)設(shè)備。機(jī)組通過500kV輸電線路與主電網(wǎng)相連，承擔(dān)著向周邊地區(qū)供電的重要任務(wù)。在機(jī)組的運行過程中，多次出現(xiàn)次同步振蕩問題。次同步振蕩發(fā)生時，發(fā)電機(jī)的軸系扭振明顯加劇，軸系扭振監(jiān)測裝置頻繁發(fā)出報警信號。振蕩頻率主要集中在15-25Hz之間，對機(jī)組的安全穩(wěn)定運行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。據(jù)統(tǒng)計，在次同步振蕩發(fā)生期間，機(jī)組的軸系疲勞壽命損耗顯著增加，按照當(dāng)時的振蕩情況估算，若不采取有效措施，機(jī)組軸系的使用壽命將縮短約30%。經(jīng)分析，該火電機(jī)組出現(xiàn)次同步振蕩的主要原因是輸電線路采用了串聯(lián)電容補(bǔ)償技術(shù)，且串補(bǔ)度較高，達(dá)到了40%。在這種情況下，電氣系統(tǒng)的固有諧振頻率與汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的自然扭振頻率接近，從而引發(fā)了次同步振蕩。機(jī)組的運行工況變化頻繁，如負(fù)荷的快速增減、機(jī)組的啟停等，也會增加次同步振蕩的發(fā)生概率和復(fù)雜性。在機(jī)組負(fù)荷快速增加時，由于電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)的響應(yīng)速度不同步，容易引發(fā)次同步振蕩。4.2.2同步調(diào)相機(jī)的配置與運行為了抑制該火電機(jī)組的次同步振蕩，在電廠的升壓站附近配置了兩臺容量均為150Mvar的同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)采用水氫氫冷卻方式，具有良好的散熱性能，能夠保證在長時間運行過程中保持穩(wěn)定的性能。勵磁系統(tǒng)采用自并勵靜止勵磁系統(tǒng)，配備了高性能的勵磁調(diào)節(jié)器，能夠?qū)崿F(xiàn)對勵磁電流的快速、精確調(diào)節(jié)。同步調(diào)相機(jī)的運行控制策略采用了基于自適應(yīng)控制的勵磁控制策略。該策略通過實時監(jiān)測同步調(diào)相機(jī)的端電壓、電流、功率以及火電機(jī)組的運行狀態(tài)信號，如軸系扭振、轉(zhuǎn)速等，利用自適應(yīng)控制算法，自動調(diào)整同步調(diào)相機(jī)的勵磁電流，以提供最優(yōu)的阻尼轉(zhuǎn)矩，抑制次同步振蕩。當(dāng)檢測到軸系扭振信號增大時，自適應(yīng)控制器會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制規(guī)則，快速調(diào)整勵磁電流，使同步調(diào)相機(jī)輸出與次同步振蕩相反的電磁轉(zhuǎn)矩，從而有效抑制軸系扭振。為了確保同步調(diào)相機(jī)與火電機(jī)組的協(xié)同運行，還對火電機(jī)組的控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化。在火電機(jī)組的控制系統(tǒng)中增加了次同步振蕩監(jiān)測與協(xié)調(diào)控制模塊，當(dāng)檢測到次同步振蕩時，該模塊會及時調(diào)整火電機(jī)組的運行參數(shù)，如汽輪機(jī)的進(jìn)汽量、發(fā)電機(jī)的勵磁電流等，與同步調(diào)相機(jī)的控制相互配合，共同抑制次同步振蕩。在次同步振蕩發(fā)生時，通過調(diào)整汽輪機(jī)的進(jìn)汽量，改變機(jī)組的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，減少軸系的扭振；同時，調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵磁電流，優(yōu)化發(fā)電機(jī)的電磁特性，提高機(jī)組對次同步振蕩的抵抗能力。4.2.3對火電機(jī)組穩(wěn)定性的影響通過實際運行數(shù)據(jù)監(jiān)測和仿真分析，對同步調(diào)相機(jī)在該火電機(jī)組抑制次同步振蕩的效果進(jìn)行了評估。從實際運行數(shù)據(jù)來看，在配置同步調(diào)相機(jī)并采用優(yōu)化控制策略后，火電機(jī)組次同步振蕩的幅值得到了顯著抑制。軸系扭振的最大幅值從原來的0.2rad/s降低到了0.05rad/s以內(nèi)，振蕩頻率也明顯降低，發(fā)電機(jī)的運行穩(wěn)定性得到了大幅提升。同步調(diào)相機(jī)的投入運行，還提高了火電機(jī)組的負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，在負(fù)荷變化過程中，機(jī)組能夠更加平穩(wěn)地運行，減少了因負(fù)荷變化引發(fā)的次同步振蕩風(fēng)險。利用PSCAD/EMTDC仿真軟件對火電機(jī)組的運行情況進(jìn)行了仿真分析。在仿真模型中，設(shè)置了與實際火電機(jī)組相同的參數(shù)和運行工況，模擬了次同步振蕩的發(fā)生過程，并對比了配置同步調(diào)相機(jī)前后的振蕩情況。仿真結(jié)果表明，配置同步調(diào)相機(jī)后，次同步振蕩的阻尼明顯增加，振蕩在短時間內(nèi)迅速衰減。在次同步振蕩發(fā)生后的0.5s內(nèi)，振蕩幅值下降了90%以上，系統(tǒng)能夠快速恢復(fù)到穩(wěn)定運行狀態(tài)。通過對同步調(diào)相機(jī)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還發(fā)現(xiàn)同步調(diào)相機(jī)在抑制次同步振蕩過程中，能夠根據(jù)系統(tǒng)的需求，快速調(diào)整無功功率輸出。當(dāng)次同步振蕩發(fā)生時，同步調(diào)相機(jī)能夠在幾毫秒內(nèi)響應(yīng)，輸出或吸收無功功率，為系統(tǒng)提供有效的電壓支撐和阻尼轉(zhuǎn)矩。這種快速響應(yīng)能力使得同步調(diào)相機(jī)能夠及時抑制次同步振蕩的發(fā)展，保障火電機(jī)組的安全穩(wěn)定運行。綜上所述，在該火電機(jī)組配置同步調(diào)相機(jī)并采用優(yōu)化控制策略后，有效地抑制了次同步振蕩，提高了火電機(jī)組的運行穩(wěn)定性和可靠性，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了有力保障。五、同步調(diào)相機(jī)抑制系統(tǒng)次同步振蕩的技術(shù)優(yōu)勢與挑戰(zhàn)5.1技術(shù)優(yōu)勢分析5.1.1寬頻域抑制能力同步調(diào)相機(jī)具備顯著的寬頻域抑制能力，能夠有效應(yīng)對不同頻率的次同步振蕩問題。在電力系統(tǒng)中，次同步振蕩的頻率范圍較為廣泛，通常在幾赫茲到幾十赫茲之間，而同步調(diào)相機(jī)憑借其獨特的工作原理和電氣特性，能夠在這個寬頻域范圍內(nèi)發(fā)揮抑制作用。從原理上講，同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)勵磁電流來改變無功功率輸出，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)的電氣特性。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，同步調(diào)相機(jī)能夠根據(jù)振蕩頻率和幅值的變化，快速調(diào)整勵磁電流，產(chǎn)生與之對應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，對次同步振蕩進(jìn)行有效抑制。這種調(diào)節(jié)過程是基于同步調(diào)相機(jī)的電磁感應(yīng)原理和自動控制技術(shù)實現(xiàn)的，使得它能夠在不同頻率的次同步振蕩情況下，都能及時響應(yīng)并提供合適的阻尼轉(zhuǎn)矩。在某實際電力系統(tǒng)中，由于串聯(lián)電容補(bǔ)償和新能源接入等因素，導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)了頻率分別為10Hz和20Hz的次同步振蕩。通過安裝同步調(diào)相機(jī)，并采用先進(jìn)的控制策略，同步調(diào)相機(jī)能夠針對這兩種不同頻率的振蕩，分別調(diào)整勵磁電流，輸出相應(yīng)的電磁轉(zhuǎn)矩，使兩種頻率的次同步振蕩都得到了有效抑制。經(jīng)實際監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在同步調(diào)相機(jī)投入運行后，10Hz次同步振蕩的幅值從原來的±10%降低到了±2%以內(nèi)，20Hz次同步振蕩的幅值從原來的±15%降低到了±3%以內(nèi)，充分展示了同步調(diào)相機(jī)在寬頻域抑制次同步振蕩方面的卓越能力。與其他一些次同步振蕩抑制裝置相比，如靜止無功補(bǔ)償器（SVC）和靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）等，同步調(diào)相機(jī)的寬頻域抑制能力具有獨特優(yōu)勢。SVC和STATCOM等裝置雖然在某些特定頻率范圍內(nèi)也能對次同步振蕩起到一定的抑制作用，但它們的控制策略和響應(yīng)特性往往更側(cè)重于特定的頻率段，對于寬頻域的次同步振蕩，其抑制效果相對有限。而同步調(diào)相機(jī)由于其自身的機(jī)電特性和靈活的勵磁控制方式，能夠在更廣泛的頻率范圍內(nèi)實現(xiàn)對次同步振蕩的有效抑制，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了更全面的保障。5.1.2提升系統(tǒng)穩(wěn)定性同步調(diào)相機(jī)在抑制次同步振蕩的過程中，對提升電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。次同步振蕩會導(dǎo)致電力系統(tǒng)中的功率、電壓和頻率等參數(shù)出現(xiàn)波動，嚴(yán)重威脅系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同步調(diào)相機(jī)通過多種機(jī)制來增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)能夠可靠運行。在功率調(diào)節(jié)方面，同步調(diào)相機(jī)能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)的功率變化，通過調(diào)節(jié)無功功率輸出，維持系統(tǒng)的功率平衡。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩時，功率會出現(xiàn)大幅波動，同步調(diào)相機(jī)能夠及時調(diào)整勵磁電流，改變無功功率輸出，抵消振蕩引起的功率波動，使系統(tǒng)功率恢復(fù)穩(wěn)定。在某高壓直流輸電系統(tǒng)中，當(dāng)出現(xiàn)次同步振蕩時，功率波動范圍達(dá)到了±50MW，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定。同步調(diào)相機(jī)投入運行后，迅速調(diào)整無功功率輸出，在短時間內(nèi)將功率波動范圍縮小到了±5MW以內(nèi)，有效穩(wěn)定了系統(tǒng)功率，為系統(tǒng)的穩(wěn)定運行奠定了基礎(chǔ)。從電壓穩(wěn)定角度來看，同步調(diào)相機(jī)能夠為系統(tǒng)提供強(qiáng)大的電壓支撐。在次同步振蕩過程中，系統(tǒng)電壓會出現(xiàn)明顯的波動，同步調(diào)相機(jī)通過調(diào)節(jié)無功功率，能夠穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，防止電壓過低或過高對系統(tǒng)造成損害。當(dāng)系統(tǒng)電壓下降時，同步調(diào)相機(jī)增加無功輸出，提高系統(tǒng)電壓；當(dāng)系統(tǒng)電壓上升時，同步調(diào)相機(jī)吸收無功功率，抑制電壓的進(jìn)一步上升。在某風(fēng)電場中，由于次同步振蕩導(dǎo)致并網(wǎng)點電壓波動范圍達(dá)到了±10%，影響了風(fēng)電機(jī)組的正常運行。安裝同步調(diào)相機(jī)后，通過其無功補(bǔ)償作用，將并網(wǎng)點電壓波動范圍控制在了±2%以內(nèi)，保障了風(fēng)電場的穩(wěn)定運行。同步調(diào)相機(jī)還能增強(qiáng)系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性。在系統(tǒng)受到擾動時，同步調(diào)相機(jī)能夠快速響應(yīng)，提供額外的阻尼轉(zhuǎn)矩，抑制系統(tǒng)的振蕩，使系統(tǒng)能夠更快地恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。這種動態(tài)穩(wěn)定性的提升，對于保障電力系統(tǒng)在各種復(fù)雜工況下的安全運行具有重要意義。在某火電機(jī)組中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障引發(fā)次同步振蕩時，同步調(diào)相機(jī)迅速響應(yīng)，提供了強(qiáng)大的阻尼轉(zhuǎn)矩，使系統(tǒng)在短時間內(nèi)恢復(fù)穩(wěn)定，避免了因振蕩導(dǎo)致的機(jī)組跳閘等事故。綜上所述，同步調(diào)相機(jī)通過功率調(diào)節(jié)、電壓支撐和增強(qiáng)動態(tài)穩(wěn)定性等多方面的作用，有效地提升了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，為電力系統(tǒng)的可靠運行提供了有力保障。5.1.3可靠性與適應(yīng)性同步調(diào)相機(jī)在不同工況下展現(xiàn)出了較高的可靠性和良好的適應(yīng)性，這使其在抑制次同步振蕩的應(yīng)用中具有獨特的優(yōu)勢。從可靠性方面來看，同步調(diào)相機(jī)具有成熟的技術(shù)和穩(wěn)定的運行特性。其結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝經(jīng)過了長期的發(fā)展和實踐檢驗，具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和電氣可靠性。同步調(diào)相機(jī)的勵磁系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等關(guān)鍵部件也都具備良好的性能和可靠性，能夠在長時間運行過程中保持穩(wěn)定的工作狀態(tài)。在一些大型電力系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)已經(jīng)運行了數(shù)十年，期間僅出現(xiàn)過極少數(shù)的故障，且這些故障大多是由于外部因素導(dǎo)致的，充分證明了其可靠性。同步調(diào)相機(jī)的可靠性還體現(xiàn)在其對各種故障和擾動的耐受能力上。當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生短路故障、雷擊等異常情況時，同步調(diào)相機(jī)能夠在一定程度上承受這些故障的沖擊，不會輕易損壞。同步調(diào)相機(jī)還配備了完善的保護(hù)裝置，能夠在故障發(fā)生時及時采取保護(hù)措施，如跳閘、報警等，確保設(shè)備的安全。在適應(yīng)性方面，同步調(diào)相機(jī)能夠適應(yīng)不同的電力系統(tǒng)運行工況。無論是在高壓輸電系統(tǒng)、低壓配電網(wǎng)，還是在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)都能夠發(fā)揮其抑制次同步振蕩的作用。在不同的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運行方式下，同步調(diào)相機(jī)可以通過調(diào)整控制策略和參數(shù)，適應(yīng)系統(tǒng)的變化，保持良好的運行性能。在串聯(lián)補(bǔ)償輸電系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)可以根據(jù)串補(bǔ)度的大小和系統(tǒng)的運行狀態(tài)，優(yōu)化勵磁控制策略，有效抑制次同步振蕩；在風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)可以根據(jù)新能源發(fā)電的間歇性和波動性特點，調(diào)整無功功率輸出，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。同步調(diào)相機(jī)還能夠適應(yīng)不同的環(huán)境條件。其冷卻系統(tǒng)可以根據(jù)環(huán)境溫度和濕度的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)，確保設(shè)備在不同的氣候條件下都能正常運行。同步調(diào)相機(jī)的絕緣材料和防護(hù)措施也能夠滿足不同環(huán)境下的使用要求，提高了設(shè)備的適應(yīng)性和可靠性。同步調(diào)相機(jī)在可靠性和適應(yīng)性方面的優(yōu)勢，使其能夠在各種復(fù)雜的電力系統(tǒng)工況下穩(wěn)定運行，有效地抑制次同步振蕩，為電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供了可靠的保障。5.2面臨的挑戰(zhàn)與問題5.2.1成本與投資問題同步調(diào)相機(jī)的建設(shè)、運行和維護(hù)成本相對較高，這在一定程度上制約了其在電力系統(tǒng)中的廣泛推廣應(yīng)用。在建設(shè)成本方面，同步調(diào)相機(jī)本身的設(shè)備購置費用較高，尤其是大容量的同步調(diào)相機(jī)。一臺容量為300Mvar的同步調(diào)相機(jī)，其設(shè)備采購成本可能高達(dá)數(shù)千萬元。同步調(diào)相機(jī)的安裝和調(diào)試需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備，這也增加了建設(shè)成本。同步調(diào)相機(jī)的基礎(chǔ)建設(shè)、電氣連接以及配套的控制保護(hù)系統(tǒng)等都需要大量的資金投入。在某特高壓輸電工程中，為了安裝一臺同步調(diào)相機(jī)，除了設(shè)備采購費用外，還需要投入大量資金用于建設(shè)專用的廠房、安裝基礎(chǔ)以及敷設(shè)電纜等，總建設(shè)成本超過了1億元。運行成本也是一個不容忽視的問題。同步調(diào)相機(jī)在運行過程中需要消耗一定的有功功率，以維持其自身的運轉(zhuǎn)和勵磁系統(tǒng)的工作。這部分有功功率的消耗會增加電力系統(tǒng)的運行成本。同步調(diào)相機(jī)的冷卻系統(tǒng)也需要消耗一定的能源，如采用水氫氫冷卻方式的同步調(diào)相機(jī)，需要配備專門的氫氣供應(yīng)系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的運行都需要消耗電能和其他資源。根據(jù)實際運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，一臺300Mvar的同步調(diào)相機(jī)，其年有功功率損耗可達(dá)數(shù)百萬千瓦時，按照當(dāng)前的電價計算，每年的運行成本高達(dá)數(shù)十萬元。維護(hù)成本同樣較高。同步調(diào)相機(jī)是一種復(fù)雜的電氣設(shè)備，其維護(hù)工作需要專業(yè)的技術(shù)人員和設(shè)備。定期的檢修、維護(hù)和保養(yǎng)工作不僅需要耗費大量的人力和物力，還需要使用專業(yè)的檢測設(shè)備和工具。同步調(diào)相機(jī)的勵磁系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的維護(hù)要求較高，一旦出現(xiàn)故障，維修成本也比較高。例如，同步調(diào)相機(jī)的勵磁調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時，更換一個新的勵磁調(diào)節(jié)器可能需要花費數(shù)十萬元，而且維修過程中還需要停機(jī)，這會對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生影響。高昂的成本使得一些電力企業(yè)在考慮采用同步調(diào)相機(jī)抑制次同步振蕩時，會面臨較大的經(jīng)濟(jì)壓力。這就需要進(jìn)一步研究降低同步調(diào)相機(jī)成本的方法，如優(yōu)化設(shè)備設(shè)計、提高制造工藝、降低運行損耗等，以提高其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用性價比。5.2.2技術(shù)集成與協(xié)調(diào)控制同步調(diào)相機(jī)與其他電力設(shè)備的技術(shù)集成和協(xié)調(diào)控制存在諸多難題，這對其在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用構(gòu)成了挑戰(zhàn)。在技術(shù)集成方面，同步調(diào)相機(jī)需要與電力系統(tǒng)中的多種設(shè)備協(xié)同工作，如發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、繼電保護(hù)裝置以及其他無功補(bǔ)償裝置等。由于不同設(shè)備的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范和運行特性存在差異，實現(xiàn)它們之間的無縫集成面臨著困難。在與發(fā)電機(jī)的集成中，需要確保同步調(diào)相機(jī)與發(fā)電機(jī)的勵磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等能夠協(xié)調(diào)配合，避免出現(xiàn)相互干擾的情況。然而，由于發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)的控制策略和參數(shù)設(shè)置不同，在實際運行中可能會出現(xiàn)兩者之間的不協(xié)調(diào)，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在某電力系統(tǒng)中，由于同步調(diào)相機(jī)與發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)參數(shù)不匹配，在系統(tǒng)負(fù)荷變化時，出現(xiàn)了同步調(diào)相機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的無功功率振蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓波動加劇。協(xié)調(diào)控制方面的問題更為突出。在復(fù)雜的電力系統(tǒng)中，同步調(diào)相機(jī)需要與其他次同步振蕩抑制裝置（如SVC、STATCOM等）以及電力系統(tǒng)的自動控制裝置（如自動電壓控制AVC、自動發(fā)電控制AGC等）實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。不同裝置的控制目標(biāo)和響應(yīng)特性不同，如何制定合理的協(xié)調(diào)控制策略，使它們能夠相互配合，共同發(fā)揮抑制次同步振蕩的作用，是一個亟待解決的問題。在同時配置了同步調(diào)相機(jī)和STATCOM的電力系統(tǒng)中，當(dāng)次同步振蕩發(fā)生時，需要確定兩者之間的無功功率分配和控制優(yōu)先級，以實現(xiàn)對次同步振蕩的最優(yōu)抑制。然而，目前缺乏統(tǒng)一的協(xié)調(diào)控制方法和標(biāo)準(zhǔn)，在實際應(yīng)用中往往需要根據(jù)具體的電力系統(tǒng)情況進(jìn)行定制化設(shè)計，這增加了工程實施的難度和成本。同步調(diào)相機(jī)的控制策略還需要與電