基于正规形理论的多馈入交直流输电系统非线性模式分析

传统的特征根分析法不能揭示电力系统的非线性相关作用.正规形理论将非线性系统通过坐标变换,使得原系统与一个线性系统二阶或更高阶等价.将该方法应用到电力系统稳定分析中,既保留了小信号法的优点,又考虑了不同振荡模式间的非线性作用,适用于系统大扰动后的低频振荡特性分析.在对一双馈入交直流并联系统建立动态方程的基础上,运用正规形理论,分析了多馈入交直流系统低频振荡模式的非线性相关作用.结果显示,系统中各种模式是相互影响的,不同运行方式下影响程度也不相同,当系统重载且直流带调制方式下时,区间振荡模式与直流调制模式间的非线性作用最强.时域仿真验证了这一结果.     

大干扰稳定中低频振荡模式的作用研究

该文在向量场正则形理论的指引下，提出了数值求解向量场非线形正则变换系数的算法，实现了非线性向量场的正则变换，得到了电力系统状态方程的2阶解析解和鉴别大干扰下主导低频振荡模式的方法。在此基础上，通过研究低频振荡模式与其它模式以及状态变量间的非线性相关作用，把低频振荡模式与系统大干扰稳定联系在一起。从另一个侧面揭示了以往大干扰稳定分析中所无法涉及的新现象，得到了一些新的观点和新的见解。     

大干扰下主导低频振荡模式的鉴别

Prony方法是获取系统振荡模式特征的一种非常有效的方法，它可通过给定输入信号下的响应直接估计系统的振荡频率、衰减、幅值和初相位。基于Prony算法，作者提出了振荡模式能量级的概念，用于鉴别电力系统大干扰下的主导低频振荡模式，在8机36节点系统中应用本文所提方法准确识别出了主导低频振荡模式，验证了该方法的正确性，并与正则形理论研究低频振荡模式间的非线性相关作用的结果进行了比较，再次验证了大干扰中主导低频振荡模式对系统动态特性和稳定性有重要影响这一观点的正确性。     

应用正规形理论的电力系统低频振荡分析

应用向量场正规形方法分析电力系统低频振荡,应用正规形方法对电力系统运动方程在平衡点处进行泰勒展开,保留二次项,揭示了非线性模式相关性对电力系统动态特性的影响.通过正规形变换,可以将线性系统中的参与因子的概念扩展到非线性系统中,从非线性参与因子的角度说明了系统各振荡模式之间的非线性相互作用.     

基于小波能量系数的主导低频振荡模式检测

提出了一种检测电力系统主导低频振荡模式的新方法。先利用经验模态分解(EMD)从系统功角或功率曲线上获取低频振荡模式主要特征,再应用连续小波变换有效提取模态参数,最后通过计算小波能量系数识别系统主导低频振荡模式。新方法不受系统规模的限制,可以有效地分析、检测大小扰动下电力系统主导低频振荡模式,克服了线性化特征法在计算时所出现的维数灾缺点。算例结果表明,该方法能准确检测出系统主导低频振荡模式,其结果与正则形理论分析结果相同,进而验证了此方法的正确性和有效性。     

电力系统超低频振荡和倍频振荡的正规形分析

正规形法揭示了电力系统中动态模式之间的非线性相互作用,可用于分析因模式间非线性相互作用而产生的复杂动态现象和动态行为.分析表明,动态模式间相互作用所产生的组合模式使得振荡频率减小或增大,可能导致超低频振荡或倍频振荡现象,而且其明显程度取决于系统的非线性作用程度.正规形变换系数和正规形变量初值乘积可反映超低频振荡模式或倍...     

交直流输电系统非线性模型分析

传统的小信号分析法不能揭示电力系统的非线性相关作用,将正规形理论应用于交直流输电系统,可分析系统低频振荡模式的非线性相关作用,结果显示,当系统重载且处于直流带调制方式下时,区间振荡模式与直流调制模式间的非线性作用最强,时域仿真验证了这一结果.     

基于向量场正规形理论的电力系统低频振荡分析

正规形分析方法在传统的线性模式分析法中计入了非线性的影响,能够从系统内部结构入手分析系统的动态特性,因而可将小信号稳定方法与时域仿真方法有效结合起来.基于非线性向量场的正规形变换推导了电力系统状态方程的二阶近似解析解,提出了度量电力系统非线性程度大小的非线性指标,并揭示了低频振荡模式间的非线性相关作用以及对电力系统动态特性的影响.仿真分析的结果验证了该方法的正确性和有效性,表明该方法是电力系统低频振荡分析的有效工具.     

计及二阶非线性特性的PSS配置

在正则形理论指导下,提出了计及2阶模态非线性相关作用的电力系统稳定器(PSS)配置新方法。通过辨识系统中准谐振模式和主导低频振荡模式,分析模式之间以及模式与状态变量之间的非线性相关性来确定与准谐振模式和主导低频振荡模式联系最紧密的状态变量和相关发电机,进一步利用非线性相关作用指标来评估模式之间2阶非线性相关作用的大小,以此为据来确定PSS配置。4机2区域系统和一个实际互联大系统的算例结果验证了这些新观点和这种PSS新配置方法的正确性和有效性。     

振荡模式非线性相关作用的研究

在向量场正则形理论的指导下，提出了求解向量场非线性相关系数的算法。把线性化分析中的线性相关因子的概念引申到强非线性系统中，求得了非线性相关因子。通过对模式的非线性相关作用的研究，得到了在小干扰稳定分析中起着重要作用的低频振荡模式在大干扰下仍将是影响系统动态特性的重要因素这一新观点。     

电力系统调频控制相关的频率振荡问题

电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。     

兼顾超低频振荡阻尼特性的水电机组一次调频多目标优化策略

针对水电高占比电网超低频振荡抑制需求及现有水电机组调速系统控制参数整定方法难以有效协调系统阻尼特性与一次调频动态性能之间矛盾关系的问题,提出一种兼顾阻尼特性的水电机组一次调频多目标优化策略。首先建立适用于小波动工况的水电机组调速系统模型,推导调速系统阻尼特性与振荡频率之间的关系表达式,引入用于协调水电机组阻尼特性和一次调频动态性能的多目标函数;然后采用预先处理和后处理相结合的约束处理策略对相应约束条件进行处理;最后采用多目标引力搜索算法对目标函数进行求解,并对非支配解集进行优选,得出水电机组在一次调频工况下的最优运行参数。仿真结果表明,采用所提策略得到的最佳兼容解能在避免一次调频被考核的同时,较好地提升调速系统在超低频段的阻尼水平,有利于抑制超低频振荡的发生。     

多机系统超低频振荡稳定分析与调速器参数优化

云南电网与南方电网实施异步联网后出现了长时间的超低频振荡。基于奈奎斯特矢量裕度对超低频振荡的机理进行了分析。结果表明,水轮机传递函数存在右半平面零点使水电机组相位在振荡频率附近大幅滞后是引起超低频振荡的主要原因。为了避免切除调速器使跟踪性能下降,提出了一个考虑鲁棒稳定约束下最大化跟踪性能的调速器参数频域优化方法。该方法同时满足了多个方式的稳定需求,且可同时对多个机组调速器进行优化。分析与优化方法的有效性通过云南电网算例得到了验证。     

水电机组PID功率调节对异步送端电网的频率稳定性影响

以我国首个异步运行的省级电网——云南电网为工程背景,围绕水电机组比例-积分-微分(PID)功率调节,提出异步送端电网频率稳定性分析方法。该方法分析了定值调节和一次调频系统由于超调和外部激励导致的输出功率振荡特征,揭示了PID调节系统受初始干扰激发后所产生的超调振荡的成因、周期,明晰了外部周期性激励下调节系统持续振荡的机制及其正面或负面作用。结合云南电网的频率振荡案例验证了所提方法的有效性,并给出了防止水电机组PID功率调节引起电网频率振荡的改进策略,仿真结果表明该策略可以有效缓解水电异步送端电网的超低频振荡问题。     

增强型调速器对中国云南电网超低频振荡影响分析

云南电网在部分水电机组中采用增强型调速器,会引发超低频振荡,并严重威胁异步电网频率安全。为揭示水电机组增强型调速器影响云南电网频率的原因,通过对系统频率偏差从不同方向穿越一次调频死区时的动力学行为进行理论计算和时域仿真,论证了增强型调速器在水电机组一次调频死区附近没有稳定平衡点,且当系统频率偏差缓慢穿回一次调频死区时,在超低频段引入约90°的相位滞后,进而降低系统频率安全稳定裕度。最后借助小扰动分析工具计算了包含水轮机、调速器、发电机模型的单机系统特征根,通过对比仿真,说明增强型调速器不仅与水锤效应在超低频段有相似的负阻尼效应,还是引发超低频振荡的扰动源头之一,使超低频振荡持续且无法衰减。     

基于改进小波系数奇异值分解和小波去噪的低频振荡时变模式辨识

提出了一种基于连续小波变换(continuous walelet t r a n s f o r m , C W T )和奇异值分解( s i n g u l a r v a l u e decomposition,SVD)相结合的提升小波系数 SVD 辨识信号振荡频率和模式信息提取及信号去噪的新方法.克服了噪声较大或者密集模态时,小波脊线不清晰甚至会出现混叠和交叉难以提取频率的情况,根据提升的小波系数奇异值分解频率向量识别各阶振荡模式的频率.同时选用小波能量系数来识别主导振荡模式,用小波软阈值去噪和 SVD 分解后矩阵重构来进行信号去噪.CWT 可以处理含时变振荡模式的低频振荡信号,且对模式参数具有较高的辨识精度.仿真算例验证了算法的有效性和适用性     

十三陵抽水蓄能电厂200MW机组励磁及PSS参数测试

论述了采用微机调节器自并励励磁系统的励磁、ＰＳＳ参数工业测试及分析计算方法,以及ＰＳＳ参数优化计算。采用频率特性分析及数值计算相结合,物理概念清晰,使调整后的ＰＳＳ参数有很强的适应性。试验表明,仿真试验结果与实际试验一致,无论发电或电动机运行方式,对低频振荡阻尼均有较大增强。     

考虑高斯有色噪声的FOMC-HTLS-Adaline算法在低频振荡模式辨识中的研究

针对广域测量系统的实测信号受高斯色噪声的影响,提出一种利用FOMC-HTLSAdaline进行低频振荡在线辨识的新方法。首先,为抑制高斯色噪声的影响,利用四阶混合累积量的盲高斯性,将四阶混合累积量(FOMC)序列代替实测序列进行低频振荡的辨识。然后,利用HTLS和自适应神经网络算法(Adaline ANN)相结合,估计出低频振荡的频率、衰减因子、幅值和相位。Adaline神经网络的引入解决了四阶混合累积处理后,模式幅值和相位不易确定的难点,同时减少矩阵处理引入的误差累积,提高检测精度。四机两区域系统仿真算例和实测相量测量单元(PMU)算例共同表明,FOMC-HTLS-Adaline算法可以在高斯色噪声环境下,精确地在线辨识系统振荡模式。     

基于可观测与可控度的直流输电次同步振荡阻尼控制研究

汽轮发电机组轴系在次同步频率范围内往往存在多个扭振模态。目前对高压直流输电引起的多模态次同步振荡尚缺乏行之有效的抑制策略,系统中多次出现应用次同步振荡阻尼控制器后轴系依然存在明显振荡的现象。应用状态空间法对轴系机械系统进行分析,建立了次同步振荡模态的可观测度与可控度的概念。在设计次同步振荡阻尼控制器时,基于次同步振荡的可控与可观测度进行参数优化。PSCAD/EMTDC的时域仿真结果表明,传统的次同步振荡阻尼控制器对于可观测与可控度较低的振荡模态抑制效果较差,而所提出的基于可观测与可控度的次同步振荡阻尼控制