汽轮机调速系统引起电力系统共振机理低频振荡扰动分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一.根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理.研究了汽轮机功率变化的原因.应用MATLAB建立了汽轮机及其调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,详细分析了汽轮机调速系统扰动能否引起调节汽门开度变化,进而影响汽轮机功率变化;仿真分析表明,如果汽轮机调速系统速度变动率局部过小,转子角速度偏差扰动将引起较大的调节汽门开度变化;当转子角速度偏差扰动频率与电力系统自然振荡频率接近时,可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.全液压调速系统的油压容易产生脉动,如果油压脉动的频率与电力系统固有频率接近时也可能引发电力系统共振机理的低频振荡.     

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。     

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡，即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡，已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析，其结果可更清晰地展示振荡的物理过程，有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。     

汽轮机中不同扰动源对共振机理低频振荡的影响

汽轮机输出的功率扰动可能引发共振机理的低频振荡,威胁电力系统的安全稳定运行.文中比较了扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分对共振机理低频振荡的影响.首先介绍了共振机理的基本原理,在此基础上推导证明了汽轮机对其调速器内扰动信号具有较强地抑制作用.然后在单机无穷大系统中分别对扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分时对低频振荡的影响进行仿真,仿真结果表明相同幅值和频率的扰动信号分别位于上述2种位置时,后者比前者产生更大的低频振荡幅值,验证了理论分析的有效性,为实际应用中共振机理低频振荡的抑制措施提供了参考.     

引发电力系统共振机理低频振荡的汽轮机压力脉动分析

强迫型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一。该文基于汽轮机压力脉动引发电力系统低频振荡的共振机理,分析汽轮机压力脉动的产生原因,介绍压力脉动类型和特征。从理论上探讨非简谐周期性扰动下的电力系统强迫振荡,并通过时域仿真分析单机无穷大系统和多机系统中汽轮机复杂压力脉动、准周期压力脉动及冲击性压力脉动对电力系统稳定性的影响。研究结果表明,汽轮机压力脉动的类型复杂,频率成分丰富,其中复杂压力脉动如果其含有与电力系统固有频率一致的脉动分量时,会引发电力系统共振机理的低频振荡,而准周期压力脉动和冲击性压力脉动由于其幅值的快速变化,并未引发共振。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的产生原因具有一定的参考价值。     

模糊自适应的汽轮机功率抗扰研究

电厂运行过程中尤其在变工况下,汽轮机主蒸汽参数不可避免地会偏离设计值而引起机组功率变化,蒸汽参数在一定范围内变化在运行中是允许的,但较大的幅值变化将会引起机组功率产生相应较大的抖动.而且,当其波动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,还有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.因此,本文在汽轮机功控回路基础上引入模糊自适应PID控制器,替代回路原有的常规PID控制器,当回路里存在较大的主汽参数扰动时,来进行模糊自适应PID控制器的抗扰仿真实验.仿真结果表明,模糊自适应PID控制能够抑制主汽参数的扰动对功率的影响,进而维持机组出力平稳地输出.     

超低频振荡的机炉功率源动态特性分析

已有研究表明,机组机械功率的振荡频率若接近电力系统固有振荡频率,可引起强迫式低频振荡。考虑锅炉、汽轮机模型以及4种机炉协调控制方式,分析了机炉系统在机端电功率扰动下输出机械功率的阻尼及动态特性。研究发现,由于机炉协调控制的功率反馈通道在电网侧扰动后变成了前馈通道,导致机炉系统的机械功率阻尼降低,振幅变大;在超低频频带内,典型模型的4种机炉协调控制都存在共振频率,且振幅比都大于2。研究证实了火电厂热力系统可作为电力系统超低频振荡的功率来源,对超低频振荡的原因分析和抑制方法研究具有实际意义。     

电力系统强迫功率振荡扰动源的对比分析

电力系统中持续周期性小扰动由于共振可能引起联络线的大幅度强迫功率振荡,扰动源很难发现和捕捉。文中以两机等值系统模型为基础,在机理上研究了原动机功率与负荷两者持续周期性小扰动所造成电网功率振荡的区别,阐述了2种扰动源的不同性质。基于MATLAB对两者引起的电网强迫功率振荡进行了时域仿真分析。结果表明:相同幅值和频率情况下,原动机功率扰动比负荷扰动所引起的电网功率振荡幅值更大,接近其理论放大倍数。原动机功率扰动引起电网强迫功率振荡的可能性更大。该研究结果对理解目前电力系统存在的低频振荡现象具有一定的参考价值。     

汽轮机阀门控制方式切换引发低频振荡的实例及其机理分析

电力系统中多次出现因汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。因此,分析了汽轮机阀门流量特性和控制方式,建立了考虑阀门流量特性的汽轮机控制系统模型。应用仿真软件PSCAD/EMTDC建立了机网耦合数字仿真平台,重现了南方电网某电厂汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。对低频振荡的机理分析结果表明,汽轮机单阀控制切换为顺序阀控制方式后,由于阀门流量特性修正函数与阀门实际流量特性偏差较大,会引起调节阀门的大幅值摆动,从而使汽轮机机械功率以0.171 Hz的频率做等幅值振荡,在该扰动源作用下电力系统出现强迫功率振荡。     

电力系统密集振模下的共振机理低频振荡研究

电力系统中持续的周期性小扰动可能引起共振机理的低频振荡.通过特征分析法阐述了多机系统中共振型低频振荡的振荡机理,指出密集振荡模式的交互机组处的扰动源可能会引起多个模式的参与机组发生共振振荡.通过建立多机系统模型,研究了2个密集振荡模式交互机组处的有功扰动引起2个模式的参与机组发生的共振机理低频振荡现象;当2个密频振荡模式中的1个模式发生共振振荡时,由于2个模式交互机组的作用,会激发另1个模式的参与机组也发生比较明显的共振振荡现象.     

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。     

水轮机组与电网耦合对电网动态稳定的影响

电网多次发生水轮机组参与的功率低频振荡现象,产生机理不明,严重影响电网的安全稳定运行.本文以江西柘林水电厂为例,首先分析其水轮机组尾水管水压脉动情况以及对输出机械功率的影响,其次根据尾水管水力系统物理特性,建立考虑尾水管压力动态的水轮机组模型.采用时域仿真方法,探讨了水轮机组水力系统与电网之间的耦合作用,研究了水轮机组尾水管水压脉动对电网动态安全稳定的影响.仿真结果表明:当水轮机组尾水管水压脉动频率与其发电机所在电网中的自然振荡频率相同或接近时,有可能发生共振而引发电网的功率振荡,造成电网动态稳定的破坏.研究结果对分析电网低频振荡产生原因具有一定的参考价值.     

汽轮机组参与电力系统低频振荡的机理与抑制措施

汽轮机组与电力系统低频振荡密切相关。从汽轮机组角度介绍了电力系统低频振荡的分类、机理以及定位方法,从优化控制逻辑、严格试验测试以及迅速正确操作等三个方面,给出了从发电厂侧抑制电力系统低频振荡的具体措施,包括优化控制逻辑,严格试验测试等,建议要重视网源协调工作,提高电网安全稳定运行水平。     

汽机调门重叠度非线性引发有功功率振荡原因分析

针对机组运行过程中出现的发电机有功功率异常波动导致电网低频振荡现象进行了现场试验。通过在现场试验中再现发电机有功功率振荡现象,对机组参与一次调频过程中汽轮机阀门在不同运行区域对发电机有功输出的影响进行分析,发现引起发电机有功低频振荡的原因为汽轮机调门配汽方式不当造成了调门重叠度的呈非线性。调整调门配汽运行区域后发电机有功功率异常波动现象消除。提出了调门优化以提高重叠度线性度、负荷闭环控制方式退出、汽轮机调门工作区域与重叠度非线性区错开等防止发电机有功功率振荡的应对措施。     

分析电力系统低频振荡的汽轮机控制系统模型

汽轮机控制系统引发了多起电网低频振荡事件,需要在分析低频振荡时考虑汽轮机控制系统模型。在对单元机组及其负荷控制系统的组成进行分析的基础上,给出了协调控制系统、汽轮机数字电液控制系统的数学模型;在对阀门结构、控制方式和流量特性进行分析的基础上,给出了考虑阀门流量特性的汽轮机模型。     

低频振荡时的汽轮机调速控制方式在线调整策略

现场运行证明,若汽轮发电机组发生低频振荡,则可尝试改变调速系统控制方式以抑制振荡。已有研究表明,若电网侧的低频电功率振荡扰动引起机械功率共振,会使转子角振幅大幅增加。因此,分析了汽轮发电机组调速系统在串级比例—积分（PI）和2种单级PI控制方式下的阻尼特性和频率特性,提出了控制方式的调整策略,以避开共振频率点。仿真表明,发生共振时,通过调整调速系统的控制方式,能有效地降低转子振幅。该方法依托调速系统的现有功能进行低频振荡抑制,便捷有效且能在线调整,对系统的稳定运行具有现实意义。     

电力系统强迫功率振荡实例及机理分析

介绍了某地区电网发生的2次功率低频振荡事件,阐述了振荡机理,提出了解决方案。通过相量测量单元波形分析总结了其基本特征,用单机无穷大系统进行了理论计算,同时根据故障场景开展了PSD-BPA时域仿真,证明了2次事件均属于强迫低频振荡。根据2次振荡事件中汽轮机调门流量特性等特点,结合现场试验,证实油动机的抖动是造成功率振荡的扰动源。对调门流量特性的相关参数进行了优化,修正了拐点处的流量特性,避免了类似强迫低频振荡事件的再次发生。