广西电网动态稳定问题研究

针对广西电网水电满发的迎峰度夏方式,以及枯大方式进行了广西电网动态稳定分析,并对多种检修方式进行了校核计算.全面分析正常方式和检修方式下广西电网存在的动态稳定问题.在广西电网完成PSS试验的机组PSS均投入运行的情况下,广西电网的动态稳定性良好.与广西电网范围内机组强相关的弱阻尼低频机电振荡模式的振荡频率一般都在1 Hz以上,高于南方电网常见的区间振荡频率.     

海南电网丰水期多种运行方式下动态稳定分析

研究了海南电网丰水期运行的动态稳定问题,着重分析了联网下的联络线功率传输方式、线路检修方式以及海南电网西电北送通道福洛断面功率对系统振荡频率及阻尼比的影响,同时对丰水期海南电网孤网运行方式的动态稳定也进行了研究.结果表明联网后福洛断面功率的增加使得海南电网与主网间振荡模式的阻尼比逐步下降,且在故障情况引起失稳.最后提出...     

基于FNET实测数据分析川渝电网频率动态特性

电力系统频率动态监测网(FNET)在川渝电网实现了对频率的同步测量。基于FNET实测频率数据,评价了近几年川渝电网频率质量;呈现了川渝电网频率的时空分布特性;采用统计学方法研究了扰动后川渝电网的频率恢复能力;利用TLS-ESPRIT辨识方法提取川渝电网低频振荡信息,观测到0.25 Hz模式下成都和攀枝花之间的弱阻尼低频振荡现象。相关结论有助于认识川渝电网频率质量和动态特性,完善川渝电网稳定控制方案。     

基于Prony算法的低频振荡在线辨识与分析

提出了基于Prony算法的低频振荡在线辨识与分析算法,不仅给出主导振荡模式特征量（振幅、频率、阻尼比、相位）,而且提供与主导振荡模式强相关的发电机组,通过仿真和实际电网应用验证了算法的有效性。该算法已成功应用于云南电网低频振荡安全预警及辅助决策系统。     

考虑PLL和接入电网强度影响的双馈风机小干扰稳定性分析与控制

国内外风电事故表明:风电经远距离线路外送时,系统容易在发生扰动的过程中出现频率为几到几十Hz的功率振荡现象,且其振荡原因难以用传统同步发电机小扰动振荡的机理完全解释。考虑到风电机组主要通过锁相环与电网之间实现功率耦合,从而锁相环动态特性将会影响系统小干扰稳定水平。该文首先建立了含有锁相环动态特性的双馈风电机组–无穷大系统的动态模型;采用特征值分析研究了风机不同运行状态下其接入电网强度变化对风电系统中各个振荡模式的影响规律;然后通过复转矩分析理论解释了风电系统的失稳机理,研究结果表明:锁相环振荡是导致风电系统并入弱电网系统发生小扰动失稳的主要原因。最后,提出一种基于相位补偿的风电机组阻尼控制器来抑制该振荡现象,仿真验证了其有效性。     

基于全局灵敏度的互联电网阻尼提升策略

针对互联电网中潜在的弱阻尼低频振荡,提出了一种基于索波尔(Sobol')法全局灵敏度的阻尼提升策略,实现低频振荡的早期有效抑制.首先,利用随机子空间辨识(stochastic subspace identification,SSI)算法实现从系统随机响应数据中提取系统的振荡频率、阻尼比等,当系统的区间模式阻尼比小于5％时发出预警,进而利用Sobol'法辨识影响系统阻尼的关键机组,实现参调发电机的选取,并应用优化算法快速确定有功功率调整量,实现区间弱阻尼模式阻尼比的提升.最后,利用IEEE 4机2区系统的仿真结果验证了本文算法的有效性和可行性.     

随机数据驱动下的机电振荡参数在线提取与阻尼调制(二):基于有功调节的区间模式阻尼调制策略

随着互联系统规模和复杂度不断增大,弱阻尼低频振荡成为影响电网安全稳定运行的关键因素之一。针对系统运行过程中出现的弱阻尼低频振荡模式,该文提出了随机响应数据驱动下基于发电机有功定向调节的区间模式阻尼调制策略。首先利用文献[1]提出的低频振荡参数在线递推算法实现频率和阻尼比等振荡参数的递推跟踪,以随机环境激励下发电机有功输出变化作为天然摄动量,利用摄动法计算各个模式的阻尼比–发电机有功灵敏度,对于区间弱阻尼模式,结合送端功率下调与受端功率上调的原则,根据灵敏度大小,筛选确定最佳有功调控发电机对,并根据发电机实际运行情况和有功输出约束确定调控量,实现仅依赖随机响应数据的弱阻尼区间振荡模式阻尼比的在线调制。IEEE四机两区系统和IEEE 68节点系统的仿真与计算结果验证了文中算法的有效性和可行性。     

海南电网联网后的动态稳定分析与措施研究

采用特征值分析和时域仿真分析方法,对海南电网与南方电网主网联网后的动态稳定性进行了分析：研究发现：联网后海南电网投入相关PSS的情况下,其动态稳定性能基本满足要求,若部分机组退出PSS运行,则海南电网与主网的主振荡模态阻尼比接近或略低于4％,存在低频振荡风险,并对此提出了提高电网动态稳定水平的建议。     

抑制超低频振荡的调速器PID参数多机协调优化

针对云南电网与主网异步后系统频率出现的持续超低频振荡问题,提出一种用于抑制超低频振荡的调速器PID参数多机协调优化策略。该策略首先在分析PID参数敏感性的基础上提出多机协调优化目标,然后以一次调频稳定时间最小为指标,通过PID参数的启发式动态调整,实现云南电网各机组调频能力平衡和协调优化。利用所提出策略得到云南电网主力机组调速器PID的优化参数,并在云南电网实际系统多个场景中进行仿真,结果表明:优化后的系统参数能够有效提升云南电网频率响应阻尼比,抑制超低频振荡,从而验证了所提策略的有效性与可行性。     

电力系统超低频率振荡模式排查及分析

近年来,在水电机组比例较高的孤网和直流孤岛送出系统中陆续出现振荡频率低于0.1 Hz的超低频率振荡现象。为查找振荡原因,文章建立了一个典型的孤岛送出系统,并用特征根分析和时域仿真的方法对超低频率振荡模式进行了排查和分析。当孤岛系统中发电机采用实测调速系统模型参数后,时域仿真中孤岛系统出现了频率振荡,同时计算系统全部特征根可查找到一对超低频率振荡特征根,该特征根根的阻尼比随着发电机调速系统调节速度的加快而降低。进一步的灵敏度计算得出:水轮机引水系统水锤效应时间常数,调速系统的频率放大倍数,以及数字控制部分积分、比例、微分系数将显著改变特征根在复平面上的位置,同时也改变了超低频率振荡模式的阻尼比,这些参数是影响超低频率模式的关键因素。分析表明超低频率振荡是调速系统引起的机械振荡模式,对调速系统进行参数优化可从根本解决振荡问题,同时也降低了机组一次调频能力。另一方面,投入直流控制系统频率限制控制(frequency limit controller,FLC)功能可快速调节直流电流或直流功率,能一定程度提高孤岛系统的频率调节性能,FLC的死区不易过大,其值可参考机组调速系统一次调频死区配置。     

同步电网合理规模的3个基本约束研究

电网互联可以充分发挥电网的经济效益,而同步电网规模充分扩大后将带来电网调度、低频振荡等问题。从纯技术的角度,提出决定同步电网合理规模的3个基本约束：频率稳定约束、低频振荡最低频率约束和同步功率支援效应消失约束。研究表明：稳态频率偏差指标比暂态频率偏差指标对同步电网规模的要求更高,因而同步电网频率稳定约束可根据稳态频率偏差指标计算;快速励磁控制在低频振荡频段内对发电机阻尼的贡献是负的,且振荡频率越低负阻尼越大,配备有电力系统稳定器的发电机总电气阻尼通常在振荡频率低于0.3 Hz后变负,且振荡频率越低负阻尼越大;同步功率系数是刻画同步功率支援效应的指标,若同步电网内2台机组间稳态功角差超过90°,同步功率支援效应将消失。从同步电网一般性结构出发进行研究,其研究结论对实际电网的互联方式与电网规模确定具有指导意义。     

四种FACTS装置对改善风光互补系统稳定性的研究

新能源的接入对电力系统稳定性的影响越来越大。FACTS装置在工频下快速调节系统基波潮流来提高系统输送能力和稳定性。对4种典型FACTS装置接入风光互补系统的原理和动态特性进行比较研究, 同时考虑互联系统联络线传送功率、风光互补系统出力等工况影响,设计了附加功率振荡阻尼控制器,通过反馈控制来调节装置可控的系统电气参量,起到阻尼低频振荡的作用。最后,针对算例系统进行了仿真计算,结果表明:UPFC和STATCOM在提高系统机电振荡模式阻尼比、抑制系统低频振荡方面性能优于SVC和TCSC,特别在其并联侧附加阻尼控制器后,能明显降低系统振荡幅度,提高系统稳定性。     

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了Dw-Dd坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。     

大区电网互联对电力系统动态稳定性的影响

研究了由区域电网间互联形成的互联电网动态稳定性的特点、低频振荡产生的原因，提出了互联系统动态稳定性的控制策略，并提出以下结论：励磁系统中自动电压调节器的负阻尼作用仍然是互联电网发生低频振荡的主要原因；PSS 已被证明是阻尼低频振荡的最有效、经济的装置，对本地振荡模式和区域间振荡模式均有很好的效果；直流调制、可控串补及可控静补对改善系统阻尼可有重要作用，今后应对这些领域进行更多的研究。     

Development of a new two-input PSS to control low-frequency oscillation in interconnecting power systems and the study of a low-frequency oscillation model

In Japan, large and small power systems were interconnected over time and thus ultimately grew into a large-scale national power system. A highly important stability problem arising from large-scale power system interconnections is low-frequency oscillation (about 0.3 Hz to 0.5 Hz) of interconnected systems. The ΔP-type PSS has been applied to all generators in trunk power systems as a measure to improve the damping of local mode oscillation (about 1 Hz). However, it is difficult for this PSS to improve the damping of low-frequency oscillation because of the hardware and the design of PSS control constants. Therefore it has become necessary to develop a new two-input PSS. This paper explains the development of this two-input PSS and the study of a low-frequency oscillation model. This paper can be summarized as follows:

• 1 (1) The effect of control over low-frequency oscillation is affected by the kinds of PSS detecting signals. The Δω-type or Δf-type detecting signals used for lead-phase compensation are suitable for this purpose.
• 2 (2) It is possible to cause low-frequency oscillation studies in a one-machine infinite-bus power system model with medium loads.
• 3 (3) According to the simulation of a three-machine and actual large-power system models, dynamic stability was largely increased by this two-input PSS used for generators.

     

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立基于普通异步发电机的风电机组(异步风电机组)和电力系统模型,分析异步风电机组对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响.提出了一种改进的桨距角控制方案--将系统频率偏差信号引入桨距角控制系统.在系统发生低频振荡时,通过调节桨距角控制异步风电机组输出功率,使风电场输出功率与系统功率振荡的频率相关.对系统进行特征值分析和故障时域仿真,2种分析结果都表明,改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性.     

用TCSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)对于阻尼电力系统低频振荡具有重要意义。文章重点从工程应用方面分析了TCSC装置阻尼低频振荡的系统结构与工作原理,确定了阻尼控制输入量的选取原则,并在有无功率振荡阻尼的情况下进行了动模实验,从而验证了TCSC阻尼低频振荡的效果。     

水轮发电机组低频振荡机理与稳定特性

为深入探究水轮发电机组低频振荡机理,揭示系统稳定性规律,本文利用压力引水管道弹性模型、调速器模型和三阶发电机模型,建立水轮发电机组非线性数学模型。通过数值模拟来验证所建水轮发电机组模型与实际系统的一致性和正确性。进一步地,根据水轮发电机组阻尼特性,优化PID参数,系统分析了随调速器参数变化水轮发电机组的低频振荡机理及稳定特性。此外,为了定量探究关键参数对系统稳定性的影响规律,对处于稳定振荡模式下的系统进行阻尼灵敏度分析,得到了对系统稳定性影响较为显著的关键参数。研究成果为机组稳定运行提供理论依据和技术支撑。     

利用SSSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

研究了电力系统低频振荡及其产生机理,并理论分析了静止同步串联补偿器(SSSC)对抑制电力系统低频振荡的作用。建立包含SSSC的单机无穷大系统的数学模型,推导该模型的非线性动态方程。利用在稳定运行点线性化的方法,以SSSC输出电压的相角和幅值调制系数为控制变量,设计了SSSC的暂态控制器,并将其用于提高系统阻尼,抑制电力系统低频振荡。在Matlab/Simulink中搭建包含SSSC的单机无穷大系统及暂态控制器的模型进行仿真验证,结果表明理论分析的正确性以及所提出的暂态控制策略的有效性。