电力系统超低频频率振荡分析及扰动源定位

超低频率振荡是高比例水电系统面临的突出挑战,大量水电机组调速系统及水力系统的负阻尼聚合是激发全网频率振荡的主要原因。频率振荡期间,水轮机接力器往复动作会导致液压系统油压下降,严重时将导致机组低油压而停机,负阻尼振荡将导致系统频率增幅振荡,控制不及时可能触碰系统高/低周控制动作。传统的降低机组有功出力、提高系统电压水平等振荡控制手段对超低频频率振荡抑制没有明显效果,这对系统安全稳定运行带来严重危害。为准确定位超低频振荡强相关机组,提出了利用发电机速度偏差与机械功率获取调速系统振荡能量的计算方法。同时,针对工程中发电机机械功率难以直接测量的难题,研究提出了利用广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)实测的发电机转速和电磁功率合成发电机机械功率的实用算法,可准确计算动态过程中发电机机械功率值,并在电网超低频频率振荡案例分析和大电网超低频振荡预控中验证了该实用算法的有效性。该方法可综合应用同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)/故障录波/WAMS等广域信息,实现电力系统发生超低频振荡时,可对机组控制设备进行精细化定位...     

基于CBR和OAPID的互联电网区间模式振荡预警

采用基于广域测量系统(WAMS)的量测数据,提出基于范例推理(CBR)理论及功率振荡增量分布(OAPID)理论的互联电网区间模式振荡预警方法。该方法在系统未发生低频振荡时进行区间模式振荡预警;在系统发生振荡时提供系统运行方式的调整建议来改善系统阻尼。某区域电网WAMS实测数据的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

小机组调速系统引起的华中电网低频功率振荡分析

本文综合分析了第二汽车制造厂自各电厂2号机组多次引起的华中电网大面积低频功率振荡现象。分析结果证明了这些低频振荡是电网本身固有的弱阻尼低频振荡模式决定的,而维持低频振荡的直接原因是第二汽车制造厂自备电厂2号机组调速系统参与了低频振荡,它提供的负阻尼转矩使得固有的弱阻尼低频振荡模式被激发起来之后无法衰减。     

压水堆核电厂对电网低频振荡的影响

针对压水堆核电厂的运行特性,研究核电厂接入电网后对电网低频振荡的影响,这对于核电厂及电力系统的稳定运行与及时实施有效地控制具有重要的意义。利用特征值分析法搜索2015年湖北电网中与大畈核电相关的振荡模式,并通过矩阵束分析法对扰动后的电网功率振荡曲线进行模态分析与曲线拟合来识别电网发生扰动后的主导振荡模式,最后在与该模式强相关的大畈核电机组上配置电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）来达到提高系统阻尼从而提高系统稳定性的目的。仿真结果表明,扰动后会激发电网中若干弱阻尼振荡模式从而引起大畈核电及其邻近地区发生较大幅度的功率振荡,而PSS的合理配置可以有效地抑制低频振荡从而保证系统的安全稳定运行。     

电力系统低频振荡实时控制

低频振荡实时控制方法将小干扰稳定在线控制策略或设定的离线策略应用于控制实际发生的低频振荡。通过小干扰稳定计算得到电网的弱阻尼模式,分别计算将各弱阻尼模式的阻尼提高到不同档位的控制措施。在电网发生低频振荡时进行在线分析,采用实测主导模式的频率筛选出候选的模式集,根据振荡中心的信息在小干扰稳定性分析中对设备进行分群,并根据设备分群信息确定与实测主导模式对应的模式,根据实测主导模式阻尼与临界安全阻尼门槛值的差值确定对应的小干扰稳定计算得到的控制措施。若没有与实测主导模式对应的模式,则从离线策略表获取辅助决策信息。最后通过自动发电控制(AGC)系统或调度员命令实施相应的控制策略。     

基于投影寻踪的低频振荡阻尼预测

在电网的运行状况发生改变时,如果能够及时掌握系统阻尼的变化趋势和范围,对电力系统可能产生的弱阻尼模式采取及时有效的控制措施,防范低频振荡的发生,就为电网的安全稳定运行设置了一道安全防线,实现这一切依赖于对电力系统低频振荡模式的阻尼进行准确预测。提出了一种基于投影寻踪的阻尼预测方法,并结合华中电网川豫振荡模式的工程实例对该方法的有效性和准确性进行了对比验证。结果表明,该方法能够满足工程可信度要求,准确预测出系统在当前运行方式下低频振荡模式的阻尼情况,从而为实现低频振荡的在线监测和控制提供依据。     

利用相关分析的区间振荡振型快速估计方法

为了提高区间振荡动态特性中振型信息的有效获取速度,提出了一种利用相关分析的快速估计区间振荡振型的新方法.它首先通过一个由先验知识设计并在线校正的低通或带通滤波器,从电力系统广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)采集的各联络线有功功率信号中提取以弱阻尼模式为主导的分最信号,然后...     

基于广域测量信息在线辨识低频振荡

全国电网的互联使区域间的低频振荡成为威胁系统稳定的关键因素之一,而基于全球定位系统（GPS）的广域测量系统（WAMS）的发展和应用为在线分析区间低频振荡模式乃至控制提供了新契机.因而,研究区间低频振荡模式的在线辨识算法成为实现低频振荡在线监测以及进行阻尼控制的重要理论问题.该文在讨论Prony方法本质的基础上,给出了一种新的模型阶数估计方法,提出根据广域测量系统（WAMS）的测量信息,采用多机组的功角及转速变量进行低频振荡辨识.结合工程实际提出了基于（WAMS）的研究低频振荡问题的实现方案,包括启动判据、数据预处理、阶次估计、模式提取和综合分析等步骤.8机36节点的算例结果表明：该方案具有系统性、直接性、噪声干扰小的特点,为低频振荡的监测和控制创造了条件.     

广西电网动态稳定问题研究

针对广西电网水电满发的迎峰度夏方式,以及枯大方式进行了广西电网动态稳定分析,并对多种检修方式进行了校核计算.全面分析正常方式和检修方式下广西电网存在的动态稳定问题.在广西电网完成PSS试验的机组PSS均投入运行的情况下,广西电网的动态稳定性良好.与广西电网范围内机组强相关的弱阻尼低频机电振荡模式的振荡频率一般都在1 Hz以上,高于南方电网常见的区间振荡频率.     

考虑电网日常无功投切的低频振荡阻尼在线预警方法

及时获得系统的阻尼状况,实现电网低频振荡的预警预控,对电力系统安全稳定运行具有重要意义。首先,分析了电网无功投切对低频振荡的激励作用,指出距离强相关机组较近的电容器/电抗器投切可激发电网关键振荡模式。其次,基于上述原理,提出在电网日常无功投切后对强相关机组振荡轨迹进行阻尼辨识,可获取关键模式实测阻尼,实现低频振荡在线预警。最后,通过对浙江电网实测数据的分析,验证了所提出方法的有效性。     

电力系统振荡模态的矩阵束辨识法

利用广域测量系统(WAMS)提供的数据进行电力系统振荡模态的在线辨识，对于及时监测系统的阻尼情况并及时实施有效的控制具有重要意义。分析了如何利用测量数据构造矩阵束并进行电力系统振荡模态辨识的方法。该方法可以由不同测点提供的系统响应数据快速检测出不同振荡模态的振荡频率、阻尼系数、振荡幅值和相对相位等有关信息。利用辨识出的模态信息，可以在线监测大规模电力系统阻尼薄弱区域并及时发现故障发生区域。EPRI-36节点仿真算例和某省网实际系统分析结果表明，矩阵束方法能够准确地估计系统的振荡模态，并具有较强的抗噪声能力，是一种适于在线应用的振荡模态信息辨识方法。     

互联电力系统联络线功率波动机理及其扰动概率分析

广域测量系统的历史数据中统计的电网每日发生有效扰动次数的突然变化能够反映系统的稳定水平的变化,因此研究并从理论上给出扰动概率和阻尼比的数学关系对分析和评估电网的稳定性具有重要意义。基于此,在分析了计及网络中功率扰动的小干扰计算的基础上,通过分析联络线对扰动的响应,推导得出了联络线功率波动幅值与阻尼比的解析关系。然后,基于扰动服从正态分布的假设给出扰动概率与阻尼比的关系式。最后以10机39节点系统为例进行算例分析,验证了推导得出的联络线振荡幅值解析表达式的正确性和分析了联络线功率扰动概率与阻尼比的关系。研究结果可为广域测量系统历史统计数据的分析及电网稳定性评估提供理论参考。     

Damping inter-area oscillation by generation rescheduling based on wide-area measurement information

Inter-area oscillations are inherent to power systems which can be caused due to oscillation of two coherent groups of generators against each other with low or negative damping. Poorly damped oscillations can pose various problems such as limiting transfer capabilities and in more severe cases can lead to uncontrolled islanding causing system blackout. In this paper, for damping inter-area oscillation a new method based on the wide area measurement system (WAMS) and using generation rescheduling (GR) is proposed. The proposed algorithm consists of three tasks; identification of inter-area mode, determination the most effective generators for rescheduling and enhancing damping of inter-area mode by GR. In this approach, first by means of Independent Component Analysis (ICA) and modified Random Decrement (RD) techniques and using on-line power and rotor angle oscillation data provided by WAMS, the frequency and damping of the inter-area mode is identified. In the case of low damping of oscillation, by using mode shape of the inter area mode, generation rescheduling is applied for improvement of damping. In this paper, a non-model based method is adopted for estimating mode shape from the measured data like generator rotor speeds. The proposed approach is applied on a two area small system and IEEE 39-bus test system and the results demonstrate effectiveness of the method for enhancing oscillation damping.     

基于WAMS的河南电网动态特性监测分析

针对河南电网在特定扰动下所产生的功率振荡问题,采用傅里叶变换、小波变换和Prony算法分析了河南电网广域测量系统提供的扰动数据,计算了振荡参数。分析过程和结果显示,各种方法对信号的处理能力和所提供的信息各不相同。在不同的扰动下河南电网均具有较强的阻尼,但被激发的动态特性存在差异。研究分析表明,采用适当的方法,基于WAMS系统的电网动态特性监测和分析可为区分不同的扰动和处理振荡提供丰富的信息。     

基于振荡分群辨识的低频振荡控制方法

电网因机组原因引发的局部模式低频振荡问题日益突出。快速锁定振荡源并采取相应控制措施是平息振荡的关键。为此文中提出一种基于振荡分群辨识的低频振荡控制方法。该方法首先通过对系统各发电机的同步相量实测有功功率数据进行检测,辨别发生振荡的机组;然后根据各机组间角速度的相关系数将振荡机组分为主动群和被动群,主动群中的机组是引起振荡的主要原因并产生振荡能量,而被动群中的机组被带动振荡并消耗振荡能量以维持系统总能量守恒;最后根据分群结果锁定振荡源机组并采取相应措施控制平抑低频振荡。实际工程应用案例结果表明,该方法能够有效锁定振荡源,并帮助调度人员快速平息低频振荡。     

基于广域信息的发电机电压控制抑制区间低频振荡方法

为了在线抑制区间低频振荡,提出了一种基于广域信息的发电机电压控制方法。在发电机机端电压调整对系统振荡模式阻尼影响机理基础上,分析了电压控制对局部振荡模式和区域振荡模式的影响。基于发电机主导振荡模式下参与因子计算进行控制点选取;通过参与振荡的发电机分群计算两群机组振荡相角的均值,判别相角均值大的机群为领前群并提升领前群机组的电压;基于机组的调度区域属性区分局部振荡模式和区域振荡模式。南方电网算例分析结果表明,该方法能有效抑制低频振荡,证明了方法的正确性和有效性。     

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。     

基于多信息源的大电网低频振荡预警及防控决策系统

低频振荡是威胁互联电网安全稳定运行的关键因素之一。负阻尼机理低频振荡和强迫功率振荡在我国均有发生。基于WAMS和EMS实时多信息源相结合,提出一种将低频振荡实时监测预警、扰动源定位、动态稳定控制策略在线搜寻综合应用于大电网的动态稳定防控方法。阐述了系统整体功能架构,介绍了多机理低频振荡防控并行技术方案。通过Prony计算、振荡能量指标、运行参数特征值灵敏度分析、模式匹配策略等方法实现低频振荡在线预警及防控,并指出了所涉及的关键技术。该系统可实现大电网低频振荡快速量化评估与辅助决策,对提高电力系统动态安全预警及防控水平,具有重要理论指导和工程实践意义。该原理方法在河南省互联电网低频振荡防控系统中得到实际应用。     

基于发电重新调度的小干扰稳定问题研究

采用基于灵敏度分析的发电重新调度方法对电力系统的小干扰稳定问题进行分析研究。研究过程中使用小干扰稳定分析工具(small signal analysis tool,SSAT)对典型运行方式下湖北电网的低频振荡模式进行分析,并对其中的鄂恩纳吉模式进行了发电机组重新调度,验证结果显示,在没有用传统阻尼控制器的情况下,使用该方法可有效提高电力系统的小干扰稳定性。     

多光伏发电单元并入弱交流电网系统的站内/站网次同步振荡特性分析

针对多光伏发电单元并入弱交流电网系统的次同步振荡(sub-synchronous oscillation, SSO)问题,建立了3个光伏发电单元并入弱交流电网系统的小信号模型。通过特征值法分析,得出系统中存在的SSO模式,并计算各SSO模式的参与因子。结果表明,系统中存在2个站内SSO模式和1个站网SSO模式。站内SSO模式由光伏电站内部3个发电单元之间交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数;站网SSO模式由3个发电单元与交流电网交互作用产生,主导因素为直流侧电容、逆变器电流内环控制器参数和交流电网。同时,通过分析主导因素对站内/站网SSO模式的阻尼耦合特性,得出光伏发电单元的发电容量、直流侧电容、电流内环控制器参数变化对2种SSO模式阻尼的影响趋同。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建时域仿真模型,验证了理论分析结果的正确性。