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研究综述

电力系统强迫功率振荡理论的提出很好地弥补了负阻尼低频振荡理论在解释某些起因不明低频振荡事故中的不足,是对低频振荡理论研究的有力补充。本文从强迫功率振荡的基础理论、激发原因、扰动源定位以及治理方法等方面较为系统地总结了其现有的研究成果,在此基础上对电力系统强迫功率振荡的研究方向做了进一步探讨。     

风电扰动与负荷扰动叠加引起的系统强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可理解为电力系统非负阻尼功率振荡.本文仿真分析了风电场(由3种不同风力发电机构成)接入电网时风扰动与负荷功率随机波动相叠加所引起系统传输功率振荡情况.仿真结果表明:对于不同风力发电机组成的风电场,扰动引起的系统传输线功率振荡幅度是不一样的;渐变风和随机风分别与负荷扰动叠加时,引起的传输线功率振荡幅度最大...     

风电机群引发的强迫功率振荡扰动源定位

针对电力系统同步相量测量装置(phase measurement unit,PMU)短期内不能完全替代数据采集与监视控制系统(supervisory control and data acquisition,SCADA)测量每一个节点的信息,快速找到强迫功率振荡扰动源仍有一定困难的问题,提出了一种快速定位扰动源的方法.在对振荡稳态时能量转换过程与风电机组引起强迫功率振荡的机理进行分析的基础上,在易发生扰动节点安装测量装置,利用TLS-ESPRIT方法对得到的数据进行计算得到各个节点能量耗散情况从而实现扰动源的快速定位.并在接入风电的10机39节点系统和某省实际电网系统中进行了仿真计算.理论分析和仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

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。     

基于参数辨识的强迫功率振荡扰动源定位方法

基于对广域测量系统量测数据参数的辨识,提出一种实现电网强迫功率振荡扰动源位置判断的方法。根据强迫振荡的能量函数,推导出基于参数辨识的扰动源定位方法,并根据理论分析指出该方法能够适用于振荡的稳态和瞬态阶段。通过对实际振荡案例分析,验证了所述方法的正确性和可行性。理论和实际分析结果表明,该方法能够快速判断强迫功率振荡扰动源的位置,易于实现在线计算。     

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。     

周期性负荷扰动下电网及弹簧网强迫功率振荡分析

针对周期性负荷扰动下的电网振荡特征,文中提出了一种通过映射弹簧网获取系统振荡模态信息的方法。通过分析单机和多机系统及单自由度和多自由度弹性系统的数学模型,确定了电网与弹簧网模型之间的映射关系,然后在此基础上推导了周期性负荷引发系统强迫功率振荡的机理。当负荷出现周期性扰动,且扰动频率接近或等于系统固有振荡频率时,会诱发系统产生强迫功率振荡。算例分析进一步验证了电网与弹簧网之间的振荡模态具有一致性。该方法为研究低频振荡提供了一种新的思路,具有一定的参考价值。     

基于能量机理的强迫功率振荡特性分析

使用能量函数法可以有效定位强迫功率振荡的扰动源。基于传统理论方法的能量函数,只能反映势能在电力系统中的传播和分布特性,无法说明扰动源发电机如何产生向外输出的势能。从发电机功角特性公式出发,考虑更多变量的影响,对能量函数重新进行推导,分析了扰动源发电机和非扰动源发电机相关变量的幅值相角关系,提出了一种能够解释扰动源发电机如何产生向外输出的势能及非扰动源发电机不产生向外输出势能的分析方法。在多母线双机对称系统上对提出的方法进行了仿真,分析了势能恒定分量在发电机、变压器和输电线路上的分布特性。仿真结果验证了所提分析方法的有效性。     

由风力发电引起的电力系统强迫功率振荡

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡,建立了风力发电机组模型,仿真分析了计及风电场接入电网时风速扰动引起系统传输功率的振荡的情况,结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统功率振荡的固有频率时,会引起大幅度的功率振荡.且随着风速扰动幅值的增大,系统功率振荡的幅值也增大.     

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。     

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.     

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。     

同步发电机非同期并网引起强迫功率振荡分析

对发电机非同期并网引起强迫功率振荡的机理及其特性进行了分析.通过对非同期并网的滑差分析、发电机转矩分析,结合强迫功率振荡理论,提出在发电机非同期并网过程中产生的2种低频模式下的谐波转矩可能激发系统的强迫功率振荡,即双滑差激发.通过仿真和电网的实际案例分析,进一步论证了上述理论分析的正确性.     

风电功率波动引发的强迫振荡扰动源定位方法

电力系统中的强迫功率振荡有可能引发大范围的功率波动。风电等新能源接入电网时,其输出功率的波动具有随机性,当该功率波动导致系统中发生强迫振荡时,振荡同样会呈现随机特征,难以对扰动源进行定位。文中提出一种对风电引发的强迫振荡扰动源定位的方法,该方法利用振荡的双谱获取中心频率,并通过小波变换得到振荡中心频率处的初始相位,据此可通过能量函数对扰动源进行定位。实际算例验证了所提方法的可行性及有效性。     

南方电网强迫功率振荡事故分析及其处置措施

电网强迫功率振荡事故的处置经验相对缺乏,值得深入研究。分析近年来南方电网多起强迫功率振荡事故,指出强迫振荡与弱阻尼（或负阻尼）振荡的差异,提出南方电网应急处置强迫振荡事故的措施,并建议在南方电网总调能量管理系统（EMS）增加基于同步相量测量装置（PMU）数据的暂态能量流计算功能,以便于快速、准确锁定振荡源。     

从一个实例看分散控制错误引发强迫功率振荡的可能性

针对一起由分散控制系统设置错误引发的机组安全事故,分析了事故的发生原因,并建立了汽轮机调节系统模型,利用实时仿真平台再现了事故经过。进一步地,利用电力系统综合分析程序PSASP建立的单机无穷大系统研究并分析了此时分散控制系统故障引起电力系统强迫功率振荡的可能性。研究结果表明,分散控制系统故障可能造成电力系统强迫功率振荡,且分散控制系统控制器的运算周期影响了强迫功率振荡幅度。