低频振荡过程中励磁系统阻尼特性分析方法

基于相量测量装置(PMU)实测数据,通过对励磁电流振荡分量和机组转速(频率)振荡分量进行相关性分析,提出了一种机组振荡过程中励磁系统(含主控制和附加控制)整体阻尼特性的计算方法.该方法不依赖于励磁系统及其控制参数的准确性.实际算例表明,所述方法能够检验励磁系统及其控制参数的合理性,并为负阻尼低频振荡源的定位分析和控制提供可靠参考.     

基于直觉模糊决策的机组励磁系统动态性能评价EI北大核心CSCD

为利用多个运行指标实现对机组励磁系统动态性能全面、客观地评估,提出了基于直觉模糊决策的励磁系统动态性能综合评估方法。评估过程中,主要选取了机组励磁输出响应滞后时间、励磁电压上升速度、励磁系统暂态增益或动态增益、稳态增益等作为评估指标,并给出了指标计算方法。所提评估方法采用直觉模糊集确定励磁系统各指标的权重,采用改进逼近理想点法计算励磁系统动态性能综合指标。最后,分别采用仿真算例和某地区多台机组励磁系统的实际运行数据对所提综合评估方法进行了验证,结果表明所提基于直觉模糊决策的机组励磁系统动态性能评估方法是有效和可行的。     

提升PMU动态测量性能的若干方法

为了提高PMU装置在电力系统动态条件下的同步相量测量精度,研究了若干提升PMU装置动态测量性能的方法。采用IEEE C37.118标准中推荐的基于离散傅里叶变换(DFT)的同步相量计算模型,对基于DFT的相量测量算法进行了改进。分析了该改进方法在带外干扰、系统振荡、系统失步、短路或断线故障等动态条件下的特性。设计了等纹波滤波器对相量数据进行滤波处理,保证同步相量的测量精度,最后在PMU装置中实现并进行了测试验证。实验结果表明,通过上述方法的实施,PMU在动态条件下的测量精度得到了提高。     

基于广域量测的机组自动发电控制调节效能评估

基于机组自动发电控制(AGC)响应特点,结合华北电网调度AGC主站的实际情况,提出了基于广域量测信息的机组AGC调节效能精细化评估方法。该方法利用广域量测信息带有数据时标的优势,使用机组指令及机组出力信息辨识AGC调节过程,并定量计算机组调节效果。方法有效解决了数据采集与监控(SCADA)系统的采样对机组快速升降过程描述局限、通信时滞造成的评估计算偏差等问题,实现了利用相量测量单元(PMU)毫秒级采样数据对机组AGC性能进行测算的实用软件研发。该方法及软件已经投入实际运行,计算结果表明,该方法更加准确和实用。     

大型发电机励磁系统仿真仪的开发与测试

励磁系统作为重要的发电机控制系统,其动态调节特性的优劣对机组的运行安全及发电效益有很大的影响。为解决机组静态时可获知励磁系统动态调节特性问题,研制出大型发电机励磁系统便携式仿真仪;经在某核电站测试,该仿真仪基本满足该电站励磁系统所有试验程序要求,能比较真实地模拟发电机的运行工况,来进行励磁系统的静态调试、开机前的闭环动态仿真试验,以验证励磁系统的性能。     

电力系统振荡模式识别的特征系统实现方法

在广域测量系统应用背景下,基于电力系统实测轨线分析其动态行为是一个重要研究方向,它不同于以往基于给定数学模型的各种分析方法。文中介绍了特征系统实现算法基本原理,基于该算法提出从相量测量装置的实测数据中提取电力系统机电模式特征值、相关因子和模态振型。通过对一个4机2区域电力系统的实例分析,证明所提方法在辨识精度、抗噪性方面比以往Prony算法和FFT算法优越,并且该方法可以得到系统的最小实现,为进一步设计阻尼控制器提供条件。     

一种自适应同步相量测量方法

近年来,电力系统中电力电子设备的大规模应用使电气信号呈现出宽频带、高噪声、动态过程复杂等特征。同步相量测量单元(phasor measurement units,PMUs)是电力系统动态过程有效监测手段,如何在上述条件下实现准确、快速测量至关重要。该文提出一种自适应同步相量测量方法。该方法通过分析动态相量模型参数在系统典型静动态条件下的行为规律,提出相量行为识别方法。针对不同的相量行为,采用不同计算时间窗,在不影响动态响应速度的前提下,提高测量精度与抗谐波、噪声的能力。进一步揭示系统动态条件下相量模型参数与测量误差的线性关系,提出动态相量计算修正方法。提出的自适应相量测量方法已在实际PMU装置上实现。经实验室测试分析表明,该方法可在各种复杂条件下具有较好的测量精度与响应速度。     

PMU算法动态性能及其测试系统

同步相量测量单元(PMU)的量测性能,特别是动态条件下的量测精度,是其能否更好地服务于电力系统动态过程监测、分析与控制应用的基础。在简述PMU离散傅里叶变换(DFT)算法的基础上,重点利用相量因子的概念,分析了相量算法的动态特性,揭示了其在计算动态相量时出现的平均化效应;进一步给出了即使在相量计算平均化效应的情况下,通过改变时标位置减小动态相量计算误差的理论分析。文中采用实际PMU实验数据验证了上述理论分析的正确性。此外,为了能够系统、客观地评价PMU的动态性能,设计了PMU静、动态自动测试系统,可为PMU动态性能评估提供支撑。     

电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验

介绍了一种新型电网广域动态安全监测系统及其动态模拟试验.该系统由3部分组成:以相量测量单元(PMU)为核心的子站系统、以同步相量数据平台为核心的主站系统和分析中心站高级应用系统.PMU在子站实现相量的同步实时测量和打包发送;主站系统对来自子站的相量数据进行再同步处理、存储管理以及转发,为高级分析功能提供实时的或历史的相量数据;分析中心站集成了用于实时在线监视与事后分析的软件.在清华大学电力系统大型发电设备安全控制与仿真国家重点实验室用3机9节点的试验系统,对该系统的性能进行了全面测试,进行了精度测试以及短路故障、线路无故障跳开和断线等多种扰动下的模拟试验.试验结果表明,该系统具备了对实际电网动态过程进行广域实时监测与分析的能力.     

一种提高同步相量测量装置动态性能的新算法及其测试研究

近年来国内外对同步相量测量装置动态性能的要求成为这一领域的热点。分析了当前相量测量装置主要采用的基于频率偏移的DFT修正算法,发现该算法在系统频率偏离额定频率很小的静态条件下具有很高的精度;当系统发生如低频振荡、故障、失步等动态变化过程时,算法的精度不够。给出一种不仅能适应于电力系统静态条件也能适应于动态变化过程的相量测量的新算法,给出了算法的具体实现过程。最后介绍了最新制定的同步相量测量装置动态性能的测试规范项目及其测试方法。     

基于故障录波器的机组参数辨识

提出基于故障录波器(DFR)的机组参数辨识新方法,采用DFR所记录的有关机组的量测量,通过对发电机子系统、励磁子系统、调速及原动机子系统等所有子系统进行数学建模,获得各子系统输入、输出及待测量之间的函数关系。采用基于粒子群的调节优化技术,对所有待测量进行迭代调整和优化,使得模型输出逼近实际输出。该方法无需进行现场试验,仅基于DFR记录数据即可实现机组各子系统所有参数的辨识。算例表明该方法具有辨识精度高、计算速度快且实际应用方便的优点。     

两种静止励磁系统动态性能的比较与分析

分析比较了相复励励磁系统和自并励励磁系统的动态性能，以华能南通电厂350MW发电机机组为例，分别运用两种励磁系统的模型进行仿真计算。仿真采用江苏实际电网，以发电机出口处三相短路为暂态仿真故障，进行暂态稳定计算。通过对计算结果的详细比较，分析了相复励励磁系统与自并励励磁系统的异同，结果表明相复励励磁系统在维持系统稳定及确保继电保护正确动作等方面的性能优于自并励励磁系统。     

整流充电发电机组励磁系统

针对向蓄电池充电的斯特林发电机组,提出了以Buck电路作为励磁功率放大器,采用转速外环、励磁机励磁电流内环的励磁控制系统,通过励磁调节实现发电机组输入、输出功率平衡,实现了发电机组在恒速条件下,采用不同功率向蓄电池充电的功能。根据同步发电机端口电压频率和转速的同步关系,通过测量交流电压频率以计算发电机组转速,并采用预励磁措施解决了低速时交流端口电压过低而难以进行测速的问题。该测速方法省去测速齿轮盘或光电编码器,既节约了成本又减小了发电机组的轴长。发电机组稳态和动态试验表明,设计的励磁控制系统具有优良的稳态调速特性和较好的动态调节性能。     

结构约束特性同步发电机及励磁系统动态参数聚合方法

针对动态等值中发电机及其励磁系统的聚合问题,提出一种解析聚合方法。该方法精确考虑了母线化简时将等值机移至公共母线时电压角度的变化。发电机及其励磁系统的等值参数通过非迭代的解析推导能够直接求取。基于发电机励磁系统模型状态空间系数矩阵的结构约束特性,本文实现了模型不同的励磁系统的动态聚合。与传统基于传递函数拟合和时域仿真的聚合方法相比较,本文方法对含不同发电机及其励磁系统模型复杂大电网的动态聚合问题有更强的适应性。     

可变速抽水蓄能机组交流励磁系统自抗扰控制

研究了基于自抗扰技术的可变速抽水蓄能机组交流励磁控制系统。文中考虑逆变器对输出电压的影响,建立了变速机组的数学模型,以此为基础设计了二阶自抗扰控制器,并提出了基于自抗扰技术的交流励磁控制系统。文中通过仿真对所提励磁系统的可行性以及控制性能进行了定量的分析,结果表明,该励磁系统能够很好地控制可变速机组的发电以及抽水两种工况,且较传统比例—积分(PI)控制器具有更好的动态性能以及鲁棒性。     

计及较大频率偏移的谐波相量测量算法

近年来,电力电子化导致供电系统的电能质量明显恶化,次同步谐振问题时有发生。实现动态谐波相量的广域同步测量,是监测供电系统谐波含量及其动态变化水平,解决上述问题的关键手段之一。然而,频率偏移较大时,现有的谐波相量测量算法难以同时满足准确度高和计算量小的工程应用要求。本文基于香农采样定理对动态谐波相量进行建模,增加频率自适应调节,按信号实际频率确定并选取谐波相量测量滤波器,还依据对模型误差的理论分析,设计各谐波相量测量滤波器的频带宽度,从而提高谐波相量测量的准确度。计算量统计分析和仿真实验结果表明,本文提出的谐波相量测量新算法,不仅计算量小,而且准确度明显高于现有的泰勒傅里叶变换算法,十分适合于工程应用。     

新型配电网同步相量装置测试与实际电网应用

配电网同步相量测量装置是配电网同步测量系统的核心装置,为实现配电网动态监测与控制提供基础数据.而配电网环境中存在多种谐波、间谐波干扰成分和动态场景.因此,同步相量算法作为关键技术需要在复杂测量环境下兼顾测量精度和动态响应性能.本文基于所提出的新型配电网同步相量算法和新研制的新型配电网同步相量装置,搭建了高精度同步相量测试平台,并基于该平台设计了符合配电网环境特征的多场景测试方案.同时在上海临港地区进行了示范应用,对实际配电网信号特征与动态特性进行了分析,同时也检验了所提出的新型配电网相量算法的有效性与准确性,为配电网同步相量测量装置的广泛应用奠定了基础.     

基于瞬时值比较的PMU动态性能在线评测方法及系统

同步相量测量单元(PMU)的动态性能,是广域测量系统(WAMS)的各项高级应用可靠性的重要基础。提出一种基于大扰动的特征动态时段的瞬时值比较的PMU动态性能评测方法。将PMU相量数据还原为相量暂态录波数据,获取对应的实际暂态录波数据,分析两者在相关性、相量算法快速响应、纯幅值缩放和总体相似性上的差异,对PMU动态性能进行全面定量的评价。采用实际现场PMU数据验证了上述理论分析的正确性和可行性。此外,设计了在线评测系统,可应用于实际电网运行过程中实时监控和评价PMU动态性能。     

简化测量通道的优化励磁控制

该文将常规最优励磁控制方式与PID励磁控制和PSS的特点相结合，提出了使用系统部分可测量及其微分量以构成一组状态反馈量的优化励磁控制的设计方法，简化了控制器的测量通道。文中建立了该控制系统的动态方程，计算了输电系统在该控制方式下的静态稳定性、暂态稳定性和动态特性，并与对应的常规最优励磁控制方式进行了比较。结果表明，所提出的简化测量通道优化励磁控制方式较常规最优励磁控制方式的性能更为优越，并由于简化了测量通道，实现起来更加容易。     

基于PMU的电力系统建模及参数辨识

广域测量系统可完整的记录电网的动态过程信息,从而为电力系统的模型建立和参数辨识提供了有效的路径。利用相量测量装置(PMU)记录电网的实时动态信息,可实现对输电线路参数的辨识,包括对称分量和不对称分量;实现对发电机模型参数、励磁系统及调速器模型和参数的辨识;实现对负荷的建模和负荷模型的参数辨识。本文简明扼要的介绍了基于PMU实现上述功能的基本原理和方法,指出可利用当前国内大量广域测量系统建成的有利条件,积极开展线路的参数辨识、发电机、励磁系统、调速器和负荷的建模及参数辨识工作,从而提高电网仿真计算的精确性,为电网调度运行和分析人员提供有益的指导。