Отправить эту статью по почте 
Открытый доступ
Доступ для подписчиков
Оптимальное управление для подавления субсинхронных колебаний в энергосистемах с отрицательным электрическим демпфированием
Аннотация
Предложен подход к решению задачи подавления субсинхронных крутильных колебаний в автономных энергосистемах с отрицательным электрическим демпфированием. Приведена классификация субсинхронных колебаний с учётом механизмов их возбуждения, включая влияние силовой электроники и нелинейных нагрузок. Разработано упрощённое математическое описание электромеханической системы «турбина – упругая муфта – синхронный генератор – сеть – нагрузка». Описание ограничено одной крутильной модой, что соответствует наиболее опасным низкочастотным резонансам. Предложен способ подавления колебаний на основе активного силового фильтра, формирующего дополнительное демпфирование за счёт управляемого напряжения. На основе принципа максимума Понтрягина синтезирован оптимальный закон управления, обеспечивающий подавление колебаний скорости ротора генератора. Эффективность предложенного подхода подтверждена результатами математического моделирования.
DOI: 10.71527/EP.EN.2026.07.008
EDN: KUEREG
Ключевые слова
Литература
Shair J. Overview of emerging subsynchronous oscillations in practical wind power systems / J. Shair, X. Xie, L. Wang, W. Liu, J. He, H. Liu // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 99. P. 159–168.
Hall M.C., Hodges D.A. Experience with 500 kV subsynchronous resonance and resulting turbine generator shaft damage at Mohave generating station. – New York: IEEE PES Winter Meeting, 1976. P. 22–29.
Jiang D. Torsional Vibration Analysis and Stress Calculation for the Fault 600MW Steam Turbine Generator Shaft System / D. Jiang, L. Hong, Z. Wang, X. Xie // American Society of Mechanical Engineers Digital Collection, 2010. P. 103–109.
Tung D., Van Dai L., Quyen L. Subsynchronous Resonance and FACTS-Novel Control Strategy for Its Mitigation // Journal of Engineering. 2019. P. 1–14.
Elgaali A. Sub-synchronous controller interaction (SSCI) of series-compensated DFIG wind farms: магистерская. Department of Energy and Environment Chalmers University of Technology Gothenburg, Sweden, 2016. – 67 p.
Cheng Y. Real-World Subsynchronous Oscillation Events in Power Grids With High Penetrations of Inverter-Based Resources / Y. Cheng, L. Fan, J. Rose, S.-H. Huang, J. Schmall, X. Wang, X. Xie, J. Shair, J. Ramamurthy, N. Modi, C. Li, C. Wang, S. Shah, B. Pal, Z. Miao, A. Isaacs, J. Mahseredjian, J. Zhou // Power Systems, IEEE Transactions on. 2022. Vol. 38. P. 1–15.
Askarov A. Signatures and Mechanism Analysis of Converter-Grid Subsynchronous Oscillations / A. Askarov, Y. Bay, R. Ufa, P. Radko, P. Ilyushin, A. Suvorov // Mathematics. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2024. Vol. 12. No. 24. P. 3884.
Liu H. Subsynchronous Interaction between Direct-Drive PMSG Based Wind Farms and Weak AC Networks / H. Liu, X. Xie, J. He, T. Xu, Z. Yu, C. Wang, C. Zhang // IEEE Transactions on Power Systems. 2017. Vol. 32. No. 6. P. 4708–4720.
CIGRE Technical Brochures 909 “Guidelines for Subsynchronous Oscillation Studies in Power Electronics Dominated Power Systems.” JWG C4/B4.52, 2023.
Padiyar K., Kulkarni A. Chapter 10 Analysis of Subsynchronous Resonance // Dynamics and Control of Electric Transmission and Microgrids. Wiley-IEEE Press, 2019. P. 341–389.
Ghasemi H. Overview of subsynchronous resonance analysis and control in wind turbines / H. Ghasemi, G.B. Gharehpetian, S.A. Nabavi-Niaki, J. Aghaei // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2013. Vol. 27. P. 234–243.
Virulkar V.B., Gotmare G.V. Sub-synchronous resonance in series compensated wind farm: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 55. P. 1010–1029.
Choo Y.C. Analysis of Subsynchronous Torsional Interaction of HVDC System Integrated Hydro Units With Small Generator-to-Turbine Inertia Ratios / Y.C. Choo, A.P. Agalgaonkar, K.M. Muttaqi, S. Perera, M. Negnevitsky // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29. No. 3. P. 1064–1076.
Трунин Е.С. Крутильные колебания на ГТУ и возможность распада изолированной энергосистемы / Е.С. Трунин, В.М. Тараканов, С.П. Бойкин, С.И. Смирнов, Д.С. Генварев // Электрические станции. 2017. № 1. С. 20–24.
Fujii T. Study of subsynchronous torsional interaction with voltage source inverter drive for LNG plant / T. Fujii, H. Masuda, Y. Ogashi, M. Tsukakoshi, M. Yoshimura // 2011 IEEE Industry Applications Society Annual Meeting. 2011. P. 1–6.
Fujii T. Masuda H., Ogashi Y., Tsukakoshi M., Yoshimura M. Comparison between electrical drives in LNG plant for subsynchronous torsional interactions / T. Fujii, H. Masuda, Y. Ogashi, M. Tsukakoshi, M. Yoshimura // LNG 17 Conference Record. 2013.
Seta P.L. Investigation of subsynchronous torsional interactions on LNG power plants / P.L. Seta, E. Lerch, R. Zurowski, S.B. Kumar, R. Osman, B. Deo, B. Bahr, J. Sakaguchi, Y. Okazaki, T. Saito // Proc. 16th Intl. Conf. & Exhibition on Liquefied Natural Gas, No. PO3-3. 2010.
Bongini L. Electrical Damping Assessment and Stability Considerations for a Highly Electrified Liquefied Natural Gas Plant / L. Bongini, R.A. Mastromauro, D. Sgrò, F. Malvaldi // Energies. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 13. No. 10. P. 2612.
Bongini L. Electrical Damping Assessment and Sensitivity Analysis of a Liquefied Natural Gas Plant: Experimental Validation / L. Bongini, R.A. Mastromauro, D. Sgrò, F. Malvaldi // Energies. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2020. Vol. 13. No. 16. P. 4084.
Мелешкин Г.А., Меркурьев Г.В. Устойчивость энергосистем. Монография. Кн. 1. – СПБ: НОУ «Центр подготовки кадров энергетики», 2006. – 369 с.
Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока. – Л.: Энергия, Ленинградское отделение, 1980. – 256 с.
Иванов-Смоленский А.В. Электрические машины: учебник для вузов. В 2-х т. Т. 2. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во МЭИ, 2004. – 532 с.
Вольдек А.И. Электрические машины. – 3-е изд. – Л.: Энергия, 1978. – 832 с.
Вольдек А.И., Попов В.В. Электрические машины. Машины переменного тока. – СПБ: Питер, 2010. – 350 с.
Zhu X. Improved Complex Torque Coefficient Method Using CPCM for Multi-Machine System SSR Analysis / X. Zhu, H. Sun, J. Wen, S. Cheng // IEEE Transactions on Power Systems. 2014. Vol. 29. No. 5. P. 2060–2068.
Gupta S., Moharana A., Varma R.K. Frequency scanning study of sub-synchronous resonance in power systems // 2013 26th IEEE Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering (CCECE). 2013. P. 1–6.
Zhou T. Damping Torque Analysis of VSC-HVDC Supplementary Damping Controller for Small-Signal Stability / T. Zhou, Z. Chen, B. Ren, S. Bu, P. Wang // IEEE Access. 2020. Vol. 8. P. 202696–202706.
Harnefors L. Analysis of Subsynchronous Torsional Interaction With Power Electronic Converters // IEEE Transactions on Power Systems. 2007. Vol. 22. No. 1. P. 305–313.
Liao Y., Wang X. Impedance-Based Stability Analysis for Interconnected Converter Systems With Open-Loop RHP Poles // IEEE Transactions on Power Electronics. 2020. Vol. 35. No. 4. P. 4388–4397.
Белкова Д.Н., Аносов В.Н. Субсинхронное крутильное взаимодействие в системе «ГТУ-автономная сеть»: причины и имитационная модель // «Электроэнергия. Передача и распределение». 2025. № 5(92). С. 102–109.
Padiyar K., Kulkarni A. Chapter 6 Damping of Power Swings // Dynamics and Control of Electric Transmission and Microgrids. John Wiley & Sons, Ltd, 2019. P. 195–246.
Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – 2-е изд. – М.: Наука, 1990. – 592 с.
Akagi H., Watanabe E., Aredes M. Hybrid and Series Active Filters // Instantaneous Power Theory and Applications to Power Conditioning. Wiley-IEEE Press, 2017. P. 237–311.
Hoon Y. Control Algorithms of Shunt Active Power Filter for Harmonics Mitigation: A Review: 12 / Y. Hoon, M.A. Mohd Radzi, M.K. Hassan, N.F. Mailah // Energies. Multidisciplinary Digital Publishing Institute, 2017. Vol. 10. No. 12. P. 2038.
Белкова Д.Н., Аносов В.Н., Кавешников В.М. Применение принципа максимума для оптимизации активного фильтра субгармоник тока // Омский научный вестник. 2019. № 6 (168). С. 20–26.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
998 – 2025 НТФ «Энергопрогресс»
Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru
Наши партнеры
Выставки:
_Казахстан1.png)
.png)
.png)
_(1).png)
.png)
_Казахстан.png)
_Казахстан3.png)