类噪声环境下基于滑动相干谱的强迫振荡检测方法研究

电力系统中时刻存在负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动。如果强迫功率振荡的幅值较小,很容易淹没在类噪声信号中。本文推导了类噪声环境下电力系统强迫功率振荡解析表达式,从数学角度阐释了类噪声环境下强迫振荡的机理特性。在深入分析类噪声环境下小幅强迫振荡频谱特征的基础上,提出了基于滑动相干谱法(SCM)的小幅强迫功率振荡检测方法。首先采集得到两组发电机有功功率类噪声响应数据,计算得到对应的自功率谱密度和互功率谱密度,从而计算得到两组数据的幅值平方相干函数值,进而通过对所得幅值平方相干函数值的量化比较,检测出淹没在类噪声信号中的小幅强迫功率振荡。IEEE 4机2区域系统和16机68节点系统验证了所提检测方法的可行性及有效性。     

基于改进小波变换方法的电力系统低频振荡参数辨识

基于多点量测数据的低频振荡模态参数辨识方法具有辨识精度高,覆盖模态信息全的特点,但是该方法存在数据量增大,计算时间冗长的问题。针对上述问题,将基于数据缩减技术的改进小波变换参数识别方法应用于电力系统低频振荡参数辨识中。该方法通过对发电机出口有功功率信号的正功率谱密度矩阵进行奇异值分解,有效识别系统的模态阶数。利用奇异值分解将待辨识信号的协方差信号进行数据缩减,充分保留信号的信息量,从而在保证计算合理及精度的前提有效地减少待辨识的数据量,进而利用连续Morlet小波变换识别电力系统低频振荡参数。通过对4机2区域系统和EPRI-36节点系统进行算例对分分析,结果表明改进的小波变换方法能够有在准确提取电力系统低频振荡模态参数的前提下,有效减少计算所用数据量,提高计算效率。     

基于端口供给功率的低频振荡强相关机组识别方法

提出了一种基于调速通道端口供给功率的电力系统低频振荡主导振荡模式强相关机组识别方法。利用系统线性化模型,揭示了一般二次型能量函数和参与因子之间存在的密切联系。利用由能量函数演变而来且具有分散化特性的端口供给功率,在电力系统经典模型下,从理论上推导出了单一主导振荡模式下调速通道端口供给功率周期分量瞬时幅值分布和参与因子分布相同的结论。以此为基础,提出一种使用端口供给功率周期分量瞬时幅值分布在线识别低频振荡主导振荡模式强相关机组的方法。最后,在电力系统一般模型下,通过仿真验证了上述方法的有效性。     

含传输线功率信号的双馈风电场附加阻尼控制策略

从抑制电力系统区域间低频振荡以及减少风电机组传动链轴系扭振方面,提出双馈风电场附加阻尼控制策略。首先,建立了考虑传动链柔性的风电机组暂态模型及控制策略。其次,提出了考虑电力系统传输线功率信号的双馈风电机组无功功率环的附加阻尼控制策略。最后,以双馈风电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机有功功率小扰动2种情况,分别对不同阻尼信号增益下的有功功率环和无功功率环附加阻尼控制策略的系统动态性能进行仿真。比较结果表明,与无附加阻尼控制相比,基于有功功率环或无功功率环的附加阻尼控制能够更好地抑制传输线功率振荡,且无功功率环附加阻尼控制不会导致风电机组传动链轴系扭矩振荡幅值增加。     

电力系统低频振荡在线分析及辅助决策方法

电力系统低频振荡在线分析及辅助决策方法。本发明是根据PMU实测的反映电网动态过程的发电机功角、有功功率、母线电压相角、线路有功功率和变压器有功功率等信息,在线监视电网低频振荡事件,识别振荡模式及强相关的机组,计算参与因子,辨识振荡中心的大致区域,并准实时给出抑制振荡的辅助决策信息。     

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。     

基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

基于能量时空分布熵的低频振荡类型判别方法

电力系统发生低频振荡时,准确判断振荡类型对确定振荡起因和采取抑制措施至关重要。将低频振荡细分为局部振荡、区间振荡和局部—区间耦合振荡,并从熵的基本原理出发,结合不同类型低频振荡的振荡能量时空分布特性,提出基于能量分布熵的低频振荡类型判别依据。首先利用Prony分解提取主导振荡模式的电气量数据,计算各机组振荡能量并且得到振荡能量空间分布熵和标幺化标准差分类指标,然后通过增加滑动窗的方式动态反映振荡能量随时间的变化态势,对结果进行曲线拟合显示不同类型振荡能量时空分布规律,利用熵差综合分类判据对低频振荡类型加以区分。通过华北电网不同类型低频振荡仿真计算,验证了所述方法的有效性。     

利用联络线功率相对相位判定低频振荡模式

提出一种在线判定大规模电力系统低频振荡模式的新方法。将发电机的有功功率与转速表示为广义相量的形式,推导了两者相位之间的关系,通过一个简单算例阐明了联络线功率振荡增量的相对相位与振荡模式之间的关系,指出不同的振荡模式对应着不同的相位组合,从而可以通过考察相位组合来判定振荡模式。利用PSS/E分析澳大利亚东南部电力系统的小信号稳定性,验证了相位组合与模式之间的对应关系不随工况与模型详细程度而变化。给出了在实际系统中使用本方法的步骤,并对华东电网进行了验算。结果表明,所提出的方法能够在线判定低频振荡模式,对大规模电力系统低频振荡的监测是有价值的。     

基于Teager能量算子的低频振荡节点同调分群

实际互联电网发生低频振荡时,除了需要获取振荡的频率、幅值、阻尼比外,还需获得振荡节点的同调分群关系、振荡中心或分界面的位置信息,以便运行人员及时采取措施抑制振荡。为此基于Teager能量算子提出了节点同调分群方法。首先采用经验模态分解方法对各节点实时注入有功功率或频率信号进行预处理,然后利用Teager能量算子快速求取分解后模态曲线的频率、幅值,在电网关心模式的频率下应用相关分析技术计算各模态曲线相对幅值最大模态曲线的相角差,从而得到低频振荡过程中节点的同调分群关系。仿真算例验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

基于起振段波形在线判别电力系统功率振荡性质

电力系统功率振荡的主要分为负阻尼和强迫型振荡2种。这2种振荡的表现形式很相似,但采取的应对措施差别很大。为快速有效地判别振荡性质从而采取适当的措施抑制功率振荡,提出了一种基于起振段波形的二次差分法及相应的判别准则。针对2类功率振荡的起因及特点,通过比较该方法计算的每个周期中功率最大值(或峰峰值)的一次差分和二次差分的符号,即可在功率振荡发生后的几个或十几个周波内快速判别振荡性质。最后,采用多个实际电网的振荡实例验证了该方法的有效性及实用性。     

多机电力系统强迫功率振荡稳态响应特性分析

采用复模态叠加方法推导了多机电力系统强迫功率振荡的稳态响应,分析了多机电力系统强迫功率振荡发生共振的条件及其振荡大小的主要影响因素.通过讨论多机弱阻尼系统共振情况下强迫功率振荡稳态响应与传统的负阻尼低频振荡响应的相似和不同之处,阐述了对多机系统强迫功率振荡稳态响应特性的一些基本认识,有助于更好地理解强迫功率振荡理论及其振荡分布特性.分别通过2区4机系统和新英格兰10机39节点系统的仿真分析对这些特性进行了验证.     

多频振荡下失步解列判据的适用性分析

目前国内使用的失步解列装置应用的失步判据都是在两机失稳的情况下推导得出,在多频失步振荡情况下是否仍然适用值得探讨。以三机等值系统为模型,推导出各电气量的表达式,得出在多频振荡时失步中心在不同线路之间以及同一线路的不同位置之间发生迁移,而且各机组越不同调,失步中心可能在更多的线路之间发生迁移。此外,对基于Ucosφ轨迹、测量阻抗轨迹以及视在阻抗角变化规律的三种失步解列判据在多频振荡情况下的适用性进行分析研究,可知三种失步判据都存在误判的风险,建议将基于视在阻抗角判据与线路两端相角差判据配合使用,提高失步解列装置的正确性。     

基于WAMS量测数据的低频振荡机理分析

正确认识电网低频振荡的产生机理,对预防和控制低频振荡的产生和传播具有重要意义.针对华中电网广域测量系统(WAMS)记录的一次区域间低频振荡事件,采用Prony方法分析振荡各阶段特征,并结合电网历史小干扰事件频率分布统计情况,应用强迫振荡理论说明振荡的产生机理.分析结果表明,采用强迫振荡理论能够对本次振荡各阶段的现象作出合理的解释,迅速找到并切除扰动源是抑制此类低频振荡的有效措施.     

SCS-500L功率振荡解列装置的研制

SCS-500L功率振荡解列装置的判据基于功率振荡轨迹,原理简单,可控性好,工程应用方便。该装置采用高速数字信号处理技术,具有运算速度快、精度和可靠性高、人机界面友好等方面的优势,可适应电网结构和系统工况的灵活多变性。最后利用数字仿真验证了该判据和装置的有效性。     

基于WAMS的负阻尼低频振荡与强迫功率振荡的特征判别

当电网发生低频振荡时,正确判断振荡机理对合理选择振荡抑制措施、快速抑制振荡具有重要意义。文中基于广域测量系统(WAMS)的实测数据,对负阻尼振荡和强迫功率振荡在振荡前期、瞬态阶段、稳态阶段和衰减阶段的特征进行了分析,研究了不同阶段的负阻尼振荡和强迫功率振荡的判别方法。通过2个电网实际案例的对比分析,验证了理论分析的结论。     

基于电气量频率差异的电力系统振荡识别

重点研究了电力系统振荡时,振荡中心和非振荡中心电压频率和电流频率的特征。研究表明:当系统发生振荡时,只有振荡中心的电压频率与电流频率相等,且振荡中心的一侧电压频率大于电流频率,另一侧电压频率小于电流频率;电压频率与电流频率的差值大小取决于振荡周期的长短、测量点与失步机组的电气距离以及失步机组的电动势夹角。从而提出了一种新的基于电气量频率差异的振荡识别方法,同时通过广域信息的获取,可以判断出振荡中心的位置。仿真结果验证了分析的正确性。