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。     

风电场接入电网强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡。考虑了风电场（由变桨距定速异步感应发电机组成）接入电网时,风速扰动引起系统传输功率的振荡,建立风力发电机组模型,仿真分析了风速扰动引起系统传输功率的振荡情况。结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统固有振荡频率时,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。     

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.     

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。     

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。     

多机电力系统的强迫功率振荡特性研究

推导了多机电力系统强迫功率振荡近似稳态响应的表达式,在此基础上应用左右特征向量和参与因子等参数对多机系统发生强迫功率振荡时的振荡分布特性、扰动源位置对系统响应的影响等问题进行了分析。介绍了应用电力系统仿真软件DIgSILENT进行电力系统小干扰稳定性分析的一般方法。通过对4机2区系统的仿真分析对多机系统强迫功率振荡特性进行验证并与负阻尼和弱阻尼振荡进行比较,有助于更加深入地认识电力系统强迫功率振荡。     

电力系统强迫功率振荡过程中的功-能转换

持续的周期性扰动会引发电力系统强迫功率振荡,从产生机理到振荡特征强迫功率振荡均与经典弱阻尼自由振荡有较大的区别.从功-能转换的角度分析了强迫功率振荡过程中的能量特性.首先根据系统发生强迫功率振荡时的稳态响应建立强迫振荡过程中的功-能关系函数,然后利用系统的能量变化关系分析系统发生等幅受迫振荡的原因并以实际系统为例分析振荡过程中的功-能变化过程,比较了不同强迫振荡源频率时对应系统的能量变化情况,最后在上述分析的基础上研究了系统在3种能量共振状态时的运行特性.     

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。     

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。     

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。     

汽轮机中不同扰动源对共振机理低频振荡的影响

汽轮机输出的功率扰动可能引发共振机理的低频振荡,威胁电力系统的安全稳定运行.文中比较了扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分对共振机理低频振荡的影响.首先介绍了共振机理的基本原理,在此基础上推导证明了汽轮机对其调速器内扰动信号具有较强地抑制作用.然后在单机无穷大系统中分别对扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分时对低频振荡的影响进行仿真,仿真结果表明相同幅值和频率的扰动信号分别位于上述2种位置时,后者比前者产生更大的低频振荡幅值,验证了理论分析的有效性,为实际应用中共振机理低频振荡的抑制措施提供了参考.     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

低频振荡时的汽轮机调速控制方式在线调整策略

现场运行证明,若汽轮发电机组发生低频振荡,则可尝试改变调速系统控制方式以抑制振荡。已有研究表明,若电网侧的低频电功率振荡扰动引起机械功率共振,会使转子角振幅大幅增加。因此,分析了汽轮发电机组调速系统在串级比例—积分（PI）和2种单级PI控制方式下的阻尼特性和频率特性,提出了控制方式的调整策略,以避开共振频率点。仿真表明,发生共振时,通过调整调速系统的控制方式,能有效地降低转子振幅。该方法依托调速系统的现有功能进行低频振荡抑制,便捷有效且能在线调整,对系统的稳定运行具有现实意义。     

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。     

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.     

大规模电网中低频振荡扰动源的定位方法

由于中国电网规模庞大,低频振荡现象时有发生,如何快速确定低频振荡扰动源并及时将其切除,对保障电网的安全稳定运行意义重大。当电网中发生低频振荡时,根据传播到电网中不同位置的特殊形状扰动行波具有的相似性特点,提出一种比较多点测量数据波形相似度以确定低频振荡扰动源位置的定位方法,针对在电网中不同地点一段时间内同时采样的电压数据,利用希尔波特(Hilbert)变换提取各采样点的电压扰动变量并将其传送至监控单元,在监控单元利用定义的顺序相似度函数提取扰动行波通过各相邻采样点间的时差和先后次序,利用各采样点间已知的线路长度计算波速并确定低频振荡扰动源的位置。通过一个7机无穷大系统模型的仿真分析,验证该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速确定电网中低频扰动源的位置;而且所需的采样测量单元数量少,能够节省大量投资。     

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡，即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡，已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析，其结果可更清晰地展示振荡的物理过程，有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。