我国能源分布和消耗的地域不平衡性，使得依托煤炭基地建设大型电站并采用串联电容补偿（简称串补）或高压直流技术实现远距离输电成为我国电力工业发展的突出特点，而大型汽轮发电机组与串补交流/高压直流电网相互作用会引发次同步谐振或次同步振荡（统称“次同步谐振/振荡”）。国内外均发生过次同步谐振/振荡导致机组大轴损坏的恶性事件，造成了极大的经济社会损失。因此，解决次同步谐振/振荡问题是保障我国西部煤电东输乃至能源战略顺利实施的重大技术挑战。
成果介绍
项目围绕大型汽轮发电机组次同步谐振/振荡控制与保护的关键技术、核心装备与集成应用等内容开展研究攻关，实现了大型汽轮发电机组次同步谐振/振荡控制与保护系统的自主研发与工程实践，高效解决了现代复杂电网中多机、多模态和运行工况多变条件下的次同步谐振/振荡难题。项目取得的主要创新点包括：
1、大型汽轮发电机组次同步谐振的定－转子多模态优化阻尼控制技术
如何在机网运行工况多变的条件下，优化控制同步发电机的转子和/或定子电流，以产生能协调抑制多个振荡模态的阻尼转矩。为此，项目研发了同步发电机转子侧附加励磁阻尼控制（SEDC）技术，定子侧机端次同步阻尼控制（GTSDC）技术，及其参数的多模态－全工况优化设计方法，从而很好地解决了多机系统运行工况多变时的多模态次同步谐振/振荡抑制难题。
2、大型汽轮发电机组的多时间尺度－协调扭振保护技术
次同步谐振/振荡通过机－电耦合会在机组轴系激发危险的扭振，扭振保护是保障大型汽轮发电机组设备安全和电网次同步稳定性的最后一道“防线”。它在时间尺度上需要覆盖毫秒级的暂态扭矩冲击、秒级的模态发散和数十秒乃至数十年的疲劳损耗；同时需要综合考虑机组多轴段之间和多机组之间的扭振动态，实现选择性协调保护策略。为之，项目研发了大型汽轮发电机组的多时间尺度－协调扭振保护系统，内含多个不同时间尺度的保护判据，并可基于多机组的扭振信息进行协调决策，实现精准、快速和优化的扭振保护。
3、次同步谐振/振荡的控制保护成套装备及集成应用技术
高精度、高速度和高可靠地检测大型汽轮机组轴系扭振信息是实施控制与保护的前提，项目优选机组大轴转速作为主导反馈信号，在装备研发中提出并实现了一种独有的高精度扭振检测与高可靠防误动技术。为实现技术与装备的高效集成应用，形成机－网联合测试系列技术，在保证系统和装备安全的条件下实现对模型分析和控制保护的有效性测试，解决从模型、装备到现场的验证难题，真正解决实际系统的次同步谐振/振荡难题。
奖项等级
华北电力大学排名：第3
奖种、等级：国家技术发明奖二等奖（2016年度）
项目形成了自主知识产权的专有技术，已授权发明专利20项，获软件著作权5项，出版专著1部，发表SCI收录论文18篇、EI收录论文45篇。
成果团队
项目主要完成人：毕天姝
项目技术与装备在上都电厂实现整体应用，2013至2015年累计新增电力销售30亿元、新增利润19亿元。截至2015年底，所研发的技术和装备已在我国13个大型火电厂以及英国Hunterston核电站和印度KMPCL电厂得到应用。项目解决了电力工业中次同步谐振重大技术难题，保障了电力生产安全，取得了重大的经济社会效益，具有广阔的应用前景。
