电力系统低频振荡机理的研究

应用Prony算法研究了河北南网安保线低频振荡的具体实例，并讨论了低频振荡的机理，提出低频振荡的机理之一是由于扰动的频率与自然振荡频率共振造成的。通过仿真分析了共振型低频振荡的算例，认为安保线振荡与共振机理相当符合。最后分析了各种扰动施加对系统的影响，为今后的分析提出了建议。     

多机系统超低频振荡分析与等值方法

实际电力系统中多次发生的超低频频率振荡在振荡形式及机理上与低频振荡存在显著区别。在多机系统中对超低频频率振荡问题进行了分析。超低频频率振荡中,所有发电机转速同调变化,系统频率整体振荡。提出一种适用于超低频频率振荡分析的系统等值方法,将多机系统等值为单机单负荷系统进行分析,提高计算效率。各发电机原动系统的阻尼转矩相互解耦,和电磁功率中的阻尼转矩加和后共同影响系统阻尼比。研究结果可为实际系统超低频频率振荡的分析与控制提供指导。     

调速器参数对水电主导系统稳定性影响及整定

水电主导调频的系统容易发生频率振荡现象,故在整定水轮机调速器PID参数时,往往以频率的小干扰稳定为目标进行优化。本文基于阻尼转矩法,分析了PID参数对频率振荡转矩和低频振荡转矩的影响,并通过四机二区系统进行了验证,研究结果表明,调整PID参数抑制频率振荡的同时,可能会加剧系统的低频振荡。最后提出一种适用于水电主导调频系统的PID参数整定方法,该方法在提高系统频率稳定性的同时,不会恶化弱阻尼低频振荡模式。     

电力系统稳定器影响频率振荡的机理及阻尼分析方法

频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。已有研究集中于发电机调速器和原动机环节的分析。电力系统稳定器也可用于抑制频率振荡。分析了发电机励磁系统影响频率振荡的机理,当负荷具有电压调节效应时,则发电机励磁系统通过影响负荷电压进而影响负荷功率,从而对频率振荡产生影响。给出了频率偏差通过电力系统稳定器、励磁、网络、负荷等环节影响电磁功率的过程,利用阻尼转矩法计算电磁功率阻尼系数并分析了电力系统稳定器的影响。提出了多机系统中不同发电机电力系统稳定器对频率振荡阻尼影响大小的评估方法,选择影响大的发电机进行参数优化可更加有效地提高频率振荡阻尼。利用IEEE的4机2区系统对分析结论进行了仿真验证。     

直流配电系统直流电压控制时间尺度的低频振荡机理分析

柔性直流配电系统呈现低惯性弱阻尼特性,易产生低频振荡现象,目前振荡机理尚不明确。针对直流电压控制时间尺度的低频振荡振荡频率机理展开研究,提出了柔性直流配电系统在直流电压控制时间尺度(约100 ms)下的物理等效电路模型,推导了振荡频率的解析形式,通过对低频振荡影响因素的灵敏度分析,提出等效模型的降阶形式,获取了振荡频率与关键参数间的解析关系。基于PSCAD搭建了柔性直流配电系统仿真模型,仿真结果验证了理论分析的正确性与有效性。     

基于能量函数与不完全椭圆积分的多机系统低频振荡频率分析

电力系统是一个存在着诸多扰动的非线性系统,扰动的存在引起了输电线路功率的振荡。为有效抑制低频振荡,研究了低频振荡频率的非线性计算方法及相关应用。基于能量函数及不完全椭圆积分,提出了一种新型振荡频率非线性分析方法:首先建立多机系统模型,通过同调分群法将多机系统等值为单机无穷大系统,然后利用拉格朗日函数法构造对应化简系统的哈密顿能量函数,最后利用椭圆积分的衍生形式求出该状态下发生低频振荡的频率的精确表达式。采用所提方法在MATLAB中对新英格兰10机39节点系统进行低频振荡现象的仿真,并与传统线性化方法在频率计算与分析中进行对比。仿真验证结果表明,此方法在电力系统低频振荡分析中对振荡频率的最大计算误差≤0.04 Hz,且计算速度快。     

基于希尔伯特变换的电力系统振荡中再故障的识别方法

利用希尔伯特(Hilbert)变换能够得到电力系统振荡中电流信号包络线的特点，根据系统正常运行、纯振荡以及振荡中再故障情况下包络线的不同变化趋势，采用两相电流包络线之差的突变量作为判别量，提出了一种新型的振荡中再故障判别元件，该判别元件的计算精度不受电力系统振荡时频率变化的影响。大量ATP仿真证明了该元件在纯振荡过程中能够可靠不误动，并且可以快速有效地识别系统振荡中发生的各种故障。而且，文中采用的算法实现方便，计算量小，具有在工程中良好的实际应用价值。     

电力系统振荡频率的实时估算

探讨了系统平均视在频率及振荡频率的概念。根据系统振荡中心附近的电流特征,分析了实际振荡频率同根据假设的振荡频率估算电流突变量在振荡时输出的不平衡量之间的关系,提出了一种实时估算电力系统振荡频率的新方法, 并分析了随机噪声以及系统运行方式变化对估算精度的影响,提出了相应的改进方法, 同时考证了振荡频率发生变化时,该方法的响应速度。结果表明,该方法不受系统运行方式的影响,具有精度高、速度快的优点。     

基于瞬时频率的保护用振荡建模新方法

现有振荡模型的建立都是通过改变“0- t时间段的平均频率”来实现,不能直接反映系统的实 际运行状态。为解决该问题,提出了一种基于瞬时频率的振荡建模新方法,通过对瞬时频率的变化 在约束条件下进行拟合,能准确地仿真出实际系统的振荡过程,不受“0- t时间段平均频率”的束缚。 利用该方法,建立了一种全过程振荡模型,通过 MATLAB中的电力系统仿真软件包PSB对其振 荡以及振荡中发生故障的情况进行了仿真。仿真结果表明,该模型可以准确反映预先设置的频率 变化规律,非常适合于继电保护的研究。     

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。     

尾水管空腔涡对抽水蓄能电站系统稳定性的影响北大核心CSCD

抽水蓄能电站在我国发展势头强劲,但发电工况中由尾水管空腔涡导致的机组功率振荡现象频发,严重危及电站和电网安全。本文为了研究空腔涡对输水发电系统稳定性的影响,从一维频域角度,分别构建了包括空腔涡在内的单管单机调节系统的传递函数和一洞两机系统的总体矩阵,并进行相应的稳定性计算分析。结果表明:与调速器影响相比,空腔涡影响对输水发电系统的稳定性起着决定性作用。当空腔涡诱发功率振荡时,系统不存在稳定域;当系统受到空腔涡影响却不足以发生功率振荡时,存在与无空腔涡时基本相同的稳定域。但空腔涡参数量级很小,随时可能因机组运行工况的变化而变化,进而诱发功率振荡。这为实际电站运行避免空腔涡引起系统失稳提供了理论依据。     

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。     

基于转矩分析理论的功率振荡事故原因快速排查方法

电力系统功率振荡严重影响电力系统安全稳定运行,排查分析功率振荡事件发生的原因是避免类似功率振荡事件、提高电力系统安全稳定性能的前提条件。本文针对励磁系统异常导致功率振荡的情况,提出了一套快速排查方法,以一起电厂功率振荡事故的过程为例,应用基于转矩分析理论的功率振荡事故原因快速排查方法,确认了此次振荡事故的故障原因,为事故处理提供依据。     

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。     

双馈风电并网系统的宽频振荡机理分析与抑制

电力系统振荡失稳严重威胁其安全稳定运行，在“双碳”目标和能源转型的推动下，风电并网使新型电力系统的振荡稳定性问题加剧。综合考虑传动系统、风机变换器、锁相环、串联补偿等电力系统各部分，建立了双馈风电并网系统的精确化综合模型。在此基础上，基于模式分析法分析系统振荡模式与参与因子关系特性，确定引发系统振荡模式的强相关状态变量和主导因素，探究双馈风电并网电力系统的宽频振荡机理，并寻找振荡抑制方法。与传统模型相对比，并在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明：所建模型及机理分析方法以更多的状态变量表征了更丰富的振荡模式信息，更详尽地解释了系统宽频振荡机理，并能有效消除振荡，提高系统阻尼，提升系统稳定性，为进一步研究和开发电力系统宽频振荡检测和抑制方法奠定理论基础。     

PSS与HVDC调制器的在线协调控制策略

提出了模糊神经网络电力系统稳定器与高压直流调制器的自适应在线协调控制策略,改善了系统在大扰动后的动态品质。该协调控制策略采用辨识器预测各个发电机在下一个采样点的角速度变化,并以其为变量构造目标函数对模糊控制器进行在线训练,使功角摇摆过程中各发电机间角速度差值的平方和最小。算法用于三区域双馈入直流系统的在线协调控制。仿真结果表明,自适应在线协调策略使系统在不同的运行状态和不同的故障下均具有良好的暂态稳定性,抑制了故障后系统的振荡。     

双轴励磁发电机功率跟踪励磁控制系统研究

采用传统双通道励磁控制系统的双轴励磁发电机(简称为双励机)动态过程时间长,振荡幅值大,不利于电力系统的稳定运行。为此,在双励机的功率反馈环节增加不完全微分控制,提出了一种具有功率跟踪功能的励磁控制系统。对双励机动态过程中的有功功率、无功功率和励磁电流差值进行不完全微分,进而判断功率的变化趋势,调节d、q轴励磁电流的比例以改变励磁磁动势的方向,进而抑制功率的振荡,最终达到增加系统阻尼的作用。以转矩扰动和无功扰动为例,对比研究了功率跟踪励磁控制系统与双通道励磁控制系统对双励机动态过程振荡幅值和振荡时间的影响,结果表明,采用功率跟踪励磁控制系统可大幅减小系统的振荡幅值和振荡时间,有效提高系统的阻尼,为电力系统的稳定运行提供有力支撑。     

抑制区域间低频振荡的FACTS阻尼控制

随着电力系统规模的不断扩大,区域间低频振荡正成为限制电网传输能力的瓶颈。对少数发电机组安装PSS来抑制区域间低频振荡很难有好的效果。但FACTS因其安装地点的灵活性及良好的动态性能而给抑制区域间振荡提供了新的手段。为此,利用相角补偿原理,设计控制器持续减小区域间的振荡能量,以此来实现区域间阻尼控制。以SVC为例详细说明附加阻尼控制器的设计,通过PSASP软件下的仿真结果表明,具有附加阻尼控制作用的SVC能有效地抑制区域间低频振荡。另外,对其它几种常用的FACTS器件也设计了阻尼控制器,并同样通过了PSASP下的仿真验证,阻尼效果很好。以上结果证明利用FACTS可实现区域间低频振荡的阻尼控制。