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.     

周期性负荷扰动引发强迫功率振荡分析

周期性负荷扰动会引发电力系统强迫功率振荡。文中基于单机无穷大系统和2机系统分析,解释了周期性负荷扰动引发强迫功率振荡的机理。通过对多机系统模态分析的推导,获得了节点负荷功率扰动对系统固有振荡模式的影响因子,分析了周期性负荷扰动引发强迫功率振荡的主要影响因素。最后,通过4机2区系统和新英格兰10机39节点系统的仿真分析,有助于更好地理解周期性负荷扰动引发的强迫功率振荡。     

基于能量函数的强迫功率振荡扰动源定位

持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫功率振荡,其共振时的稳态表现形式与系统弱阻尼自由振荡非常相似。文中基于线性化的系统运动方程建立能量函数,分析了强迫功率振荡共振稳态时线性化系统中的能量转换特性,从能量变化的角度阐述了强迫功率振荡与系统弱阻尼自由振荡的区别。通过对2机系统的分析,阐述了借助系统中的能量转换特性识别强迫功率振荡扰动源所在位置的基本原理。基于结构保留的多机系统,将能量函数推广到关键支路和节点,以借助网络动态信息在线识别强迫功率振荡扰动源的大致方向或位置。4机2区系统和新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所提出的方法的有效性。     

电力系统强迫功率振荡及其影响因素研究

近年来,跨区域电网中出现了多次功率振荡并且呈现出新的振荡特性,但是根据经典的负阻尼转矩机理却无法解释这类振荡产生的原因,而强迫功率振荡机制可以很好地揭示这类振荡的起因。基于经典阻尼转矩理论在多机系统中对强迫振荡源作用下的电力系统受迫振荡机制进行分析,详细推导并论证了跨区大电网发生强迫功率振荡的影响因素,并指出系统的稳态响应是多种影响因素累加的综合效应。     

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。     

机网耦合引发的多机系统振荡机理研究

低频振荡是影响电力系统安全稳定运行的重要问题,机网耦合是引发电力系统功率低频振荡的主要原因之一.分析机网耦合引发的多机系统低频振荡机理,在Matlab软件中建立两机互联系统仿真模型.通过仿真分析可知,两机互联系统当受到外加扰动与系统固有频率重合时,同样也会发生共振机理的低频振荡.     

含储能的两级光伏功率振荡抑制策略研究

功率振荡一直是电力系统亟待解决的稳定性问题,研究含储能的大容量光伏并网抑制电力系统功率振荡与当下能源发展方向相符。首先建立含储能的两级光伏并网模型,设计抑制功率振荡的控制策略,同时采用阻尼转矩分析推导该控制策略对系统阻尼影响的物理意义,以特征值法分析复杂的多机系统。搭建含储能的两级光伏并入单机和多机系统仿真模型,采用时域仿真和特征分析,验证了控制策略抑制功率振荡的有效性,在多机系统中对目标机组振荡抑制效果更明显,有效提高了系统的稳定性。     

电力系统强迫功率振荡分析

电力系统中持续的周期性小扰动可能引起联络线的大幅度强迫功率振荡。本文通过特征分析方法，阐明了电力系统强迫功率振荡的机理，指出了这类强迫功率振荡与负阻尼低频振荡的不同，并介绍了１９９４年４月２６日南方互联电力系统“４．２６”事故的仿真结果。     

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。     

应用非线性控制理论抑制电力系统多模振荡的研究

利用非线性变换和线性系统中的ITAE最佳调节律，设计了一个新型的非线性最优电力系 统稳定器（NIPSS）；基于多机电力系统模型，导得了用本地测量量实现每台机组的解 耦控制律。在一个具有多模振荡的多机电力系统上进行了数字仿真，结果表明：所设计的N IPSS能有效地抑制电力系统多模振荡，有满意的动态响应和很好的鲁棒性；并且，NI PSS能和其它类型的PSS协调运行，共同提高多机系统的阻尼特性。     

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性，文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理，基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统，提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标，根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响，量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性，电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合，为频率和功角的优化控制措施提供了参考。     

基于VSC的DCIPC抑制电力系统低频振荡的研究

根据电压源换流器(VSC)和相间功率控制器(IPC)的基本工作原理,以VSC代替IPC的移相环节构建了动态可控的相间功率控制器(DCIPC)。本文基于含一台DCIPC的单机无穷大和多机系统,建立了包含DCIPC电压源换流器VSC动态模型的系统动态方程,得到以VSC的调制比增量Δm和注入电压相角增量Δθ为输入,系统功角变化量Δδ为输出的Phillips-Heffron模型,并由此得出IPC在单机无穷大系统和多机系统中能够抑制低频振荡的理论依据。分析了IPC中阻尼功率振荡的控制参数,采取合理的控制策略调节IPC的参数,可以增加系统的阻尼转矩,使系统的振荡得到平息,提高系统运行的稳定性。     

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。     

非正弦周期性负荷扰动引发强迫振荡机理分析

电网强迫振荡问题日益突出,负荷侧引起强迫振荡的研究还不够深入。完善了非正弦持续周期性负荷扰动引发电网强迫功率振荡机理的理论推导,对比了冲击性负荷扰动与正弦波负荷扰动引发系统强迫振荡的区别,并分析了影响强迫振荡幅值的主要因素。在现有的负荷侧强迫功率振荡机理的基础上,将冲击性负荷傅里叶分解为若干正弦波的叠加,通过模态法对单机无穷大系统和多机系统分别进行了分析,得出冲击性负荷引发的强迫振荡幅值比正弦扰动负荷更大的结论,并通过单机无穷大系统和IEEE 9节点系统算例进行仿真验证。     

运行条件变化对机电振荡模式的影响分析

采用特征值灵敏度分析的方法,确定多机电力系统在720个运行条件下的机电振荡模式。在此基础上,定量分析了振荡模式随运行条件的变化特性,从而对基于概率灵敏度方法确定的机电振荡模式进行了验证。所述分析在一8机系统的算例上进行。     

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。     

抽水蓄能电站复杂管系的自激振动研究

某抽水蓄能电站发生了管系振动事故，为分析事故原因该电站进行了球阀密封的退投试验。本文通过阻抗法和特征线法对此试验进行数值模拟，得出与实测数据接近的结果，验证了管系振动数值模拟模型的正确性，得出事故发生的原因在于阀门渗漏时产生的柔性阀门特性。研究工作为抽水蓄能电站一洞多机水力系统自激振动原因分析、防止和消除打下了基础。     

高压直流附加控制对强迫振荡的抑制作用

强迫振荡成为电网动态稳定的主要问题之一,可能引起区域联络线有功功率大幅振荡。分析了多机系统强迫振荡的原理,设计了高压直流附加阻尼控制器,分析了不同扰动源位置、频率以及直流输送功率下高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果。2区4机交直流系统的仿真结果表明,高压直流附加控制器对强迫振荡的抑制效果与扰动源位置关系不大,主要取决于扰动源频率和直流输电功率水平;当扰动源频率等于区域间振荡频率时,抑制效果最佳;直流输送功率越大,强迫振荡的抑制效果越好。