超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析.提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低.同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象.对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性.     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

抑制超低频振荡的储能控制策略EI北大核心CSCD

结合云南电网异步联网后出现超低频振荡现象,提出了抑制超低频振荡的储能控制策略。首先,基于Prony算法建立了振荡程度评价指标,应用于超低频振荡的分析与抑制。接着,提出了储能参与超低频振荡抑制的控制方式,使储能动态响应系统频率偏差变化,为系统频率振荡提供正向阻尼。然后,考虑超低频振荡抑制效果和减小储能容量需求,建立了储能控制参数优化模型,以提高储能参与超低频振荡抑制的技术经济性。最后,基于云南电网数据进行算例分析,其仿真结果验证了所提方法的有效性。     

抑制超低频振荡的储能控制策略

结合云南电网异步联网后出现超低频振荡现象,提出了抑制超低频振荡的储能控制策略。首先,基于Prony算法建立了振荡程度评价指标,应用于超低频振荡的分析与抑制。接着,提出了储能参与超低频振荡抑制的控制方式,使储能动态响应系统频率偏差变化,为系统频率振荡提供正向阻尼。然后,考虑超低频振荡抑制效果和减小储能容量需求,建立了储能控制参数优化模型,以提高储能参与超低频振荡抑制的技术经济性。最后,基于云南电网数据进行算例分析,其仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于值集法对云南电网超低频振荡的稳定分析

基于值集法(value set approach)提出一套用于超低频振荡稳定分析的多参数图形化分析工具,并以云南电网为例分析了云南电网与南方电网异步联网后出现的超低频振荡现象。首先,根据云南电网异步联网前后的系统结构构建一个统一频率模型以模拟超低频振荡现象。随后,利用值集法计算特征多项式在超低频频段的值集,并根据值集到复平面原点的距离判断系统的鲁棒稳定性。通过观察各不确定参数对值集的影响,进一步分析各参数对稳定性的交互作用并提出改进措施。分析结果表明,云南电网异步联网后水电比例过高是导致超低频振荡的重要原因,并且水轮机特性系数对稳定性的影响不容忽视,在稳定分析和模型建模时需要着重考虑。系统中水电厂电调型调速器参数设置存在改善空间。对水电厂调速器进行参数优化后,超低频振荡得到改善。     

超低频振荡机理分析与研究*

云南电网异步联网试验后出现了周期较长的频率振荡现象,使得孤岛系统的稳定性大幅降低。基于单机系统分析了调速系统的阻尼特性,即水电机组的水锤效应变大,系统阻尼随之减小。在4机系统中通过灵敏度分析描述了各模型参数对超低频模式的参与程度,对调速器PI参数进行了仿真分析。最后在实际电网中比较了水电厂和火电厂在频率振荡中的作用效果,仿真试验说明了退出主力电厂的一次调频可提高系统频率稳定性。     

电网互联对山东电网内部低频振荡模式的影响

结合规划中的山东与华北电网互联工程，给出适合评估联网后原山东电网内部低频振荡模式变化趋势的方法。通过跟踪互联前后原系统中弱阻尼振荡模式，借助振荡模态图，分析低频振荡问题受联网影响的变化趋势。对联网后原山东电网内部低频振荡模式的变化，联络线交换功率对振荡模式的影响等问题进行计算分析，总结出电网互联对山东电网内部2类低频振荡模式影响的规律。     

高比例水电送出系统超低频频率振荡风险及影响因素分析

2016年云南电网与南方电网主网异步互联前期,开展了孤岛试验,实验过程中发生了频率低于0.1Hz的超低频频率振荡事件。2018年,渝鄂背靠背工程即将投运,工程投运后西南电网将与华北-华中主网实现异步互联。西南电网与云南电网都具有水电资源丰富、水电机组占比较高的外送型电网结构。为防御西南电网与华北-华中电网异步互联后可能引发的超低频频率振荡现象,针对故障扰动形式、调速器参数、旋转备用、开机方式和参与调频机组容量研究了超低频频率振荡的影响因素,通过仿真分析了低周减载、高周切机和直流频率控制器(frequency controller,FC)、优化水电机组比例-积分-微分(proportionalintegraldifferential,PID)参数对超低频频率振荡的抑制效果。综合对比后得出退出部分水电机组调速器或优化水电机组PID参数可抑制和解决超低频频率振荡问题。     

华北-华中-华东特高压联网大区模式下低频振荡模式的频率特性

以"三华"联网工程为背景,研究了"三华"互联电网低频振荡模式的频率特性。首先以实际网络特性为基础,建立了"三华"联网等值系统模型,并使用实际电网试验数据验证了等值系统的有效性和精度。基于"三华"联网等值系统,使用理论分析与数值仿真相结合的方法研究了"三华"电网主导振荡模式的频率特性及影响因素。研究结果表明:系统规模及联网区域的不断发展是导致主导模式振荡频率下降的根本原因。励磁绕组、发电机励磁系统、电力系统稳定器是使主导模式振荡频率进一步下降的重要因素。     

异步联网方式下云南电网超低频振荡的机理分析与仿真

2016年云南电网与南方电网主网将实施异步联网运行方式,然而在异步联网系统试验中进行预设的直流功率提升等试验项目时发现云南电网频率出现长时间超低频率的振荡。通过大量现场试验数据分析,锁定了水电机组调速系统是造成本次振荡的直接原因,并对水电机组调速系统在振荡过程中提供负阻尼的机理进行了分析。在此基础上,利用离线数据仿真成功复现了试验过程中的超低频振荡现象,验证了理论分析的正确性,最后对下一步工作提出了初步建议。     

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。     

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.     

应用多重扰动分析大电网低频振荡问题的工程实用方法研究

随着特高压工程的逐步展开,华中-华北通过特高压形成了大型交流同步电网,大电网互联后低频振荡是需要重点关注的稳定问题。文章主要从低频振荡研究方法的工程实用角度出发进行了探讨。首先,对于目前国内广泛应用的低频振荡分析软件的主要分析方法和分析结果进行了比较分析,说明现有分析工具和方法存在的问题。随后,提出了多重扰动的方法的必要性,并对该方法进行了详细阐述。为了说明多重扰动方法的可行性,在特高压联网系统中应用多重扰动方法进行了仿真分析,计算结果表明,多重扰动可能导致系统发生低频振荡。即该方法可用于工程实际中的低频振荡现象分析。     

大区联网条件下四川电网低频振荡分析

针对川渝、华中、华北、山东等电网的互联,求出了与四川电网相关的系统主导低频振荡模式,研究了区域电网互联出现的低频振荡问题。分析了区域间弱阻尼低频振荡模式及发电机在振荡中的作用。利用Prony分析方法检测出了这些主振模式,验证了小干扰稳定分析的正确性。用数值微分方法计算了系统某些运行参数对系统主导振荡模式的灵敏度,分析了这些参数在小干扰稳定中的作用。研究了电力系统稳定器对系统主导振荡模式的阻尼作用。     

750 kV线路投运后甘肃电网动态稳定性分析

分析了2009年甘肃电网冬大及夏大运行方式下系统的动态稳定性,通过频率小干扰计算发现甘肃陇南电网、河西电网及洛大电网存在局部电网内部及对系统的弱阻尼振荡模式。对存在低频振荡风险的电网进行了深入分析,通过在模式相关机组上配置合适电力系统稳定器(PSS)可以大幅提高系统的阻尼。稳定计算表明,在给出的PSS的配置方案下甘肃全网没有出现低于3%的弱阻尼振荡模式,甘肃电网可以安全稳定运行。提出了励磁系统后续实测建模工作的建议。     

渝鄂异步互联对华中电网运行特性的影响

针对规划的渝鄂异交流同步互联通道改造为背靠背柔性直流异步互联通道后对华中电网的运行特性的影响进行计算分析。比较了异步联网前后三峡近区短路电流变化情况,分析了四川电网内部发生大扰动后对华中电网安全稳定性的影响,以及华中系统小干扰稳定特性的变化情况。计算结果表明,渝鄂背靠背投运后,三峡近区短路电流减小,华中电网振荡模式有所变化,三峡近区的暂稳特性严重恶化,同时龙泉、恩施电网存在孤网运行的风险。针对上述问题提出新建龙斗四回、宜渔双回、恩渔四回的网架补强方案,验证了该方案的有效性。研究结果对华中电网规划、运行及国内同类直流工程设计都具有一定参考价值。     

电力系统区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性

区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性是电力系统区间振荡特性研究的重要问题。结合华东互联系统工程实例,对该问题着重进行了理论分析和探讨。定义了2机互联系统机电振荡模式的特征值对发电机转子相对角的灵敏度。通过对灵敏度符号变化规律的推导,获得了机电振荡模式的阻尼随转子相对角大小变化的一般规律。在此基础上,将区间振荡阻尼与区域间送电功率的关系特性问题,转换为2等值机互联系统机电振荡模式的阻尼与转子相对角关系特性问题,进而给出理论分析和解释。研究工作对于全面、准确掌握区间振荡的复杂特性有一定的指导意义。     

局部弱联诱发互联电网强迫振荡机制分析

应用扩展的多自由度强迫振动理论和特征值分析方法,研究了局部弱联诱发互联电网发生区域强迫振荡的机制。针对中国电力网络现阶段互联的特点,指出弱阻尼局部振荡是系统稳定运行的潜在威胁。重点分析了电力系统多机强迫振荡与系统固有振荡频率、机组相关因子的关系。提出了如果扰动源振荡频率接近区间振荡模式,局部振荡机组满足与区间振荡模式相关性较强等条件,就会诱发系统发生区域强迫低频振荡。根据广域测量系统记录的数据,应用该机制分析了华中电网的2次强迫低频振荡事故,结果验证了该机制的合理性和正确性。     

海南电网与南方电网主网联网的特性研究

从频率稳定、电压稳定、功角稳定和动态稳定性的角度出发,全面研究了海南电网与南方主网联网对海南电网安全稳定的影响.联网后对海南电网的潮流和短路电流影响不大,海南电网的频率稳定性得到显著改善,电压稳定性有所提高,功角稳定性有所降低;联网后增加了海南相对于主网的振荡模式,可是其阻尼满足动态稳定要求;主网发生严重故障,可能导致海南电网频率或功角失稳;海南电网的运行方式改变,将对系统的稳定水平产生一定影响.综合各种稳定情况,联网后海南电网的稳定水平得到了提高,研究成果将为联网后电网的生产运行提供重要的依据和参考.