负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响.介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合.以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法.对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算.并列写出其详细表达式.在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势.并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证.计算结果与理论分析和仿真结果一致.     

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。     

抑制鄂赣电网联络线低频振荡的无功功率控制探讨

本文在分析了电力系统负荷分布和负荷功率因数变化对互联电网阻尼特性影响的基础上,分析了造成鄂赣电网联络线弱阻尼低频振荡的原因,进一步提出了对该联络线低频振荡的无功功率控制方法,计算分析结果表明,该方法可以在电网现存条件之基础上实现,并能有效地阻尼这一联络线低频振荡。     

基于特征值灵敏度的负荷模型对系统阻尼影响的分析方法

低频振荡对电力系统影响危害极大,负荷是电力系统的重要组成部分,因此分析负荷模型对系统阻尼的影响具有重要意义。提出了运用特征值灵敏度分析负荷模型对于系统阻尼影响的方法:基于系统特征值对于模型参数的灵敏度解析式,推导出阻尼比和振荡频率对模型参数的灵敏度解析式。此方法避开了运用阻尼转矩法分析多机系统阻尼这一难题,并可把负荷模型对系统阻尼的影响定位在具体的参数上,解决了负荷模型如何影响系统阻尼这一问题。通过分析2区域4机算例系统中综合负荷模型对系统阻尼的影响,验证了所提方法的有效性。     

直流配电网的暂态电压稳定控制策略

新能源与负荷侧换流器在短时电压振荡中的恒功率控制将表现出负阻抗特性,削弱直流电网阻尼,容易诱发直流电压持续性振荡。首先建立下垂控制下直流配电网的暂态电压稳定模型,阐述直流电压惯量与阻尼的定义,分析影响系统暂态特性的关键因素。其次,提出通过引入直流母线电压变化量,动态调整下垂系数,增强直流电压阻尼的控制策略。针对阻尼控制策略带来的直流压降增大的问题,通过改进直流母线电压外环控制,使其与电压阻尼控制策略结合,提出暂态电压稳定控制策略,不仅可以提高系统阻尼,并在电压振荡抑制后减小阻尼控制引起的电压偏差。最后,通过搭建六端直流仿真系统,验证所提控制策略可以有效抑制系统振荡,并可减小振荡后的电压偏差,显著提高系统暂态电压稳定性。     

基于牵引负荷扰动的在线阻尼监测方法及其应用

牵引负荷具有功率瞬时阶跃冲击的特性,会在接入电网中激发邻近发电机组参与的小幅振荡。利用牵引负荷地理分布广、扰动时间固定的特点,可以实现电网易激发模式阻尼的在线监测。文中首先基于数据采集与监控(SCADA)实测数据分析了牵引负荷阶跃扰动的特点,然后基于单机无穷大系统和多机系统分析了牵引负荷阶跃冲击引发机组自由振荡的机理和主要影响因素,并给出了利用该自由振荡响应进行系统模式阻尼在线监测的实施步骤。最后以实际河南电网为例,进行监测机组选择,通过牵引负荷扰动SCADA实测量和观测机组振荡的相量测量单元(PMU)实测量间的对应和辨识,实现了基于牵引负荷冲击响应在线监测系统模式阻尼。     

电力系统稳定器影响频率振荡的机理及阻尼分析方法

频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。已有研究集中于发电机调速器和原动机环节的分析。电力系统稳定器也可用于抑制频率振荡。分析了发电机励磁系统影响频率振荡的机理,当负荷具有电压调节效应时,则发电机励磁系统通过影响负荷电压进而影响负荷功率,从而对频率振荡产生影响。给出了频率偏差通过电力系统稳定器、励磁、网络、负荷等环节影响电磁功率的过程,利用阻尼转矩法计算电磁功率阻尼系数并分析了电力系统稳定器的影响。提出了多机系统中不同发电机电力系统稳定器对频率振荡阻尼影响大小的评估方法,选择影响大的发电机进行参数优化可更加有效地提高频率振荡阻尼。利用IEEE的4机2区系统对分析结论进行了仿真验证。     

基于振荡状态反馈的直流微网储能换流器的有源阻尼控制技术

直流微网中,光伏、风电侧换流器的功率跟踪控制以及负荷侧换流器的恒功率控制在扰动中均会表现出负阻抗特性,增加了系统振荡失稳的风险。首先推导含恒功率负荷的孤岛运行的直流微网小扰动线性化状态方程,理论分析储能换流器振荡电压、电流作为可调节控制参数对直流微网振荡特性的影响机理。其次,以直流电压与电流为状态反馈变量,设计了储能换流器下垂控制的占空比反馈环节,提出阻尼直流微网振荡的控制策略,并通过系统极点配置,实现参数优化设计。最后,通过根轨迹与仿真分析,验证所提出的控制策略对直流微网振荡具有显著阻尼能力,从而提高系统的动态稳定性。     

大规模风电外送对电力系统小干扰稳定性影响

推导了双馈机组用于小干扰稳定分析的数学模型,包括轴系模型、桨距角控制模型、双馈电机模型、转子侧及网侧变频器控制系统模型等。针对通辽外送型电网大规模风电接入,分析了风电接入后对系统振荡模式及阻尼特性的影响。通过对系统不同运行方式、相同运行方式下不同发电负荷水平以及传输风电和火电的特性对比分析等,系统研究了大规模风电外送对电力系统小干扰稳定的影响。研究表明,大规模风电接入后风电场不同的运行状态及出力水平会对系统的振荡及阻尼特性产生影响;系统不同的运行方式可能会使某些区域内振荡模式出现或消失,但这些模式的阻尼比一般较高,同时也会改变有大机群参与的区域间模式的振荡及阻尼特性。     

东北、华北和华东电网联网方案研究

研究了2015年我国东北、华北和华东三个大区电网的联网方案,针对不同联网方案下系统的低频振荡特性进行了分析和比较,证明了在系统中的主要大型发电厂配置电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)可以改善低频振荡的阻尼特性,并验证了所配置的PSS的有效性.文章还对系统负荷的阻尼特性进行了灵敏度分析,最后对各种交流和直流故障下系统的暂态稳定特性进行了研究.初步结果表明,将三个大区电网互联为一个大同步电网在技术上是可行的.     

基于振荡分量时频特性的次同步振荡早期预警

针对目前次同步振荡辨识方法都是在振荡已经较大程度发生时才能辨识出来的缺陷,提出了一种次同步振荡危险分量的早期辨识方法。利用EMD重组滤波的方法提取出在次同步振荡范围内的分量,将其重组后作为分析信号,对信号做希尔伯特黄变换得到各振荡分量的振荡参数和时频变化关系,根据振荡分量频率与特征频率的走势关系和阻尼比,对振荡分量的危险性做出早期判断。用理想信号验证了本文方法对振荡参数辨识的精度,并以哈密地区次同步振荡的实际录波数据验证了本文方法能够对次同步振荡做出早期预警。     

电力系统次同步振荡的检测技术综述

电力系统次同步振荡问题由来已久,对电网安全稳定运行具有较大威胁性,是电力系统稳定性问题的重要组成部分。基于实测数据的振荡检测方法,可在一定程度上还原次同步振荡事故情况,并有助于后续振荡的溯源和抑制的实施。次同步振荡的检测方法种类繁杂,不同方法的效果也各不尽相同。首先对次同步振荡的信号预处理技术进行了整理综述,其次将信号提取辨识技术按照基于瞬时值数据和基于相量数据两大类进行了归纳和优缺点比较,并简单介绍了近来新兴的次同步振荡薄弱环节定位技术,最后在结尾对次同步振荡信号检测领域做出了总结和展望。     

基于振荡能量的低频振荡分析与振荡源定位:（二）振荡源定位方法与算例

系统的总能量与振幅对应,产生能量的元件对振荡衰减的贡献为负,可认为是振荡源。负阻尼发电机以及外施周期性扰动所在元件都会产生能量,文中推导了发电机上外施扰动产生能量的表达式。根据网络中的能量流,找到产生振荡能量的能量源,能量源就是振荡源。在振荡源处采取控制措施可有效抑制振荡。在分析网络中的能量源以及能量流动的基础上,提出了利用电网中的振荡能量流定位振荡源的方法。该方法只需要广域测量信息,可在线应用。仿真结果以及实际电网振荡事故分析的结果验证了该方法的有效性。     

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

光伏微电网孤岛运行时多种振荡模式的小信号建模分析

现有文献对光伏微电网孤岛运行时可能存在的多种振荡模式研究较少。文中针对一种含有光伏电源的典型微电网,建立了系统孤岛运行时的全阶小信号模型。通过特征值分析,揭示该微电网中存在5~20 Hz,60 Hz及800~1 000 Hz这3种主导振荡模式。通过计算参与因子分析了特征值对状态变量的敏感度,揭示了各振荡模式的起因。利用该模型分析了控制器和网络参数变化对系统小干扰稳定性的影响。利用微电网物理实验平台进行扰动测试,实验结果准确地反映了以上3种振荡模式,说明所建立全阶小信号模型的正确性。该模型的建立为优化微电网中光伏电源主电路和控制器参数提供了依据。     

电网宽频振荡实时监测技术方案

大量电力电子设备接入电网导致电网振荡频繁发生并使其逐步向宽频域振荡发展.首先,分析了广域测量系统监测技术在振荡监测存在的问题和局限,讨论了现有间谐波测量算法存在的不足,提出了电网宽频振荡实时监测技术方案.然后,论述了振荡实时监测的总体架构和关键技术,从高频采集及滤波、宽频信号分类处理分析、振荡告警及长录波、站域存储与分析和信息传输等方面对宽频振荡实时监测的关键环节进行了分析.最后,对宽频振荡实时测量的效果进行了仿真验证,验证了所提方案的可行性,并对其工程实施方案进行了论述.     

基于前K最短路径的电力系统低频振荡源定位方法

为了快速定位低频振荡源并及时采取相应措施抑制振荡的扩散,提出一种基于电力网络拓扑的振荡源定位方法。利用局部振荡及区间振荡模式下振荡源所在区域发出能量的特点,结合图论思想,在割集能量的基础上,提出最大振荡能量流割集的概念,将振荡源定位问题转化为最大振荡能量流割集的搜索问题。根据振荡能量流传播转移的特点,运用前K最短路径收缩搜索空间,利用往返替换算法找出所有割集,将振荡源所在范围限制在最大振荡能量流割集的内侧。利用蒙西电网进行仿真验证,结果表明,该方法能够快速有效地定位振荡源,且同时适用于局部及区间两种振荡模式,有一定的实用价值。     

吉林通榆风电基地次同步振荡现象研究

针对吉林省通榆风电基地的次同步振荡现象,首先对风电场的振荡形态进行了归纳,发现其存在突发式短时间振荡、恒幅值长时间振荡和变动的长时间振荡等三种典型的振荡形态。然后,利用现场实验研究了不同因素对系统振荡的影响,结果表明双馈型风力发电机组和固定串补是造成振荡的根源。最后,提出了应对通榆风电基地次同步振荡的对策。     

湖北鄂西电网低频振荡抑制及PSS试验研究

针对小水电群接入大系统发生低频振荡的问题，以及湖北鄂西电网经常发生低频振荡的现象，对鄂西电网的网架结构、传输特点和振荡原理进行了分析和研究。结合鄂西电网的特点研究其抑制低频振荡的原理和方法，提出相应解决措施。通过仿真和动模试验，以及现场运行试验，证明适当采用电力系统稳定器(PSS)是一种最简单，且效果明显的抑制低频振荡的好方法。