1. 研究目的与意义
交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路输送能力、控制并行线路之间功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的方法。但是，串联电容补偿会引起电力系统次同步振荡。1970年和1971年，在美国Mohave电厂相继发生了由于线路串联电容补偿作用而造成两台大型汽轮发电机组转子轴系损坏的严重事故。由于这两起事故中有谐振电路的存在，一般称之为次同步谐振。1977年，美国的Square Butte在投入高压直流输电(High Voltage Direct Current, HVDC)线时，也发生了扭振现象。研究表明，扭振是由HVDC及其控制系统引起的，进一步发现柔性交流输电(Flexible AC Transmission System，FACTS)等有源快速控制装置在一定条件下均可能激发扭振，由于不存在谐振电路，故称之为次同步振荡。根据IEEE工作组的定义，次同步谐振(SSR)是指电力系统串入固定电容器后，电气系统和汽轮发电机组以低于系统同步频率的一个或多个固有振荡频率交换显著的能量，从而危害发电机轴系安全的动态过程。次同步振荡(SSO)则在更广范围内研究机电耦合系统的相互作用，即汽轮发电机组和诸如PSS、HVDC以及FACTS装置等电气设备之间的相互作用。次同步振荡会在机械系统和电力系统的相关变量中产生持续的甚至增幅的振荡，严重时会直接导致大型汽轮发电机转子轴系的破坏，造成重大事故，危及电力系统的安全稳定运行。
统一潮流控制器(UPFC)是第三代FACTS元件，也是最有力、最全面的晶闸管控制装置，它是由并联补偿的静止同步补偿器(STATCOM)和串联补偿的静止同步串联补偿器(SSSC)相结合组成的新型潮流控制装置，实现了对线路有功、无功功率的准确调节，并可以提高输送能力以及阻尼系统振荡。一方面，UPFC属于FACTS，也是一种有源快速装置，可能会诱发电力系统次同步振荡；另一方面，UPFC具有较强的改变线路潮流能力，投入后将对电力系统运行状态带来较大影响，如果采用改进的控制策略，可以有效抑制次同步振荡。
综上所述，本课题从建立UPFC元件仿真模型、分析电力系统次同步谐振频、评估UPFC参数变化对次同步振荡影响，提出UPFC抑制次同步振荡的措施等方面认真的讨论，以取得最可信的评估结果。
2. 课题关键问题和重难点
1、 建立UPFC元件模型以及电力系统次同步振荡的时域仿真模型，分析比较电力系统次同步谐振频率。一般来说，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3个：
①所能提供的原始数据的详细程度和正确性；
②所要研究的次同步振荡的类型；
3. 国内外研究现状（文献综述）
3.1次同步振荡的产生原因
电力系统次同步振荡是在发电集电气系统的电气振荡和汽轮机组轴系的机械振荡之间，由于发电机转子气隙中电磁转矩的相互耦合作用，形成整个机网系统的一种复核共振。次同步振荡现象一般发生在具有串联电容补偿的电力系统中，或者在高压交流输电系统中，由电力系统稳定器和静止无功补偿装置的控制设备等引起，有时也由发电机非同期并列或系统发生的不对称短路等大扰动引起[1]。
① 感应发电机效应引起的次同步振荡
4. 研究方案
4.1 研究内容
（1）在matlab/simulink中搭建含UPFC的电力系统次同步振荡模型。matlab使复杂系统的输入变得直观和容易，通过搭建模型可以观察仿真运行的情况，从而观察UPFC对电力系统次同步振荡的影响，从而得到避免系统次同步振荡的UPFC参数设定。
（2）基于时域仿真的测试信号法等手段分析UPFC对次同步振荡的影响。信号测试法就是在全系统的simulink仿真系统中设定不同的检测点，实时记录该点处的有关变量的是与数据，并形成时域曲线以方便观察和分析，得出不同UPFC参数对系统次同步振荡的影响。
5. 工作计划
2022.2.1~2022.3.12
资料调研，完成开题报告
2022.3.12~2022.3.21
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