励磁系统模型和参数对低频振荡特征值的灵敏度分析

研究了国内广泛使用的4类发电机励磁系统模型与电力系统分析综合程序(PSASP)中自带模型的关系;基于小干扰动态稳定理论,把典型的几类励磁系统模型和单机无穷大系统Phillips-Heffron模型相结合,推导了带有完整的励磁系统参数,并可直接用于电力系统低频振荡分析的详细Phillips-Heffron模型.结合特征值对参数的灵敏度和特征值对矩阵元素的灵敏度,推导了低频振荡模式的阻尼对励磁系统参数的阻尼灵敏度,并进一步采用阻尼灵敏度的分析方法,分析归纳出励磁系统不同的模型和参数对电力系统低频振荡的影响,并将其推广到多机系统.仿真结果表明,不同的励磁系统参数对低频振荡的阻尼灵敏度大小不同,以调压器并联反馈环节的放大系数和时间常数影响最大,对于没有励磁机环节的励磁模型,以串联校正环节的放大倍数的阻尼灵敏度最大.     

负荷模型不确定性对多机系统小扰动稳定的影响分析

由于负荷模型是大量实际负荷元件的聚合,具有不确定性,因此研究负荷模型的不确定性对系统小扰动稳定的影响具有重要意义。基于综合负荷模型的状态空间描述,建立了系统状态方程和代数方程对状态变量和代数变量的偏导数矩阵的负荷子块的解析式,据此分析综合负荷模型对系统状态矩阵的影响。用所提出的灵敏度因子的定义分析其对系统特征根分布的影响,获得了一种分析负荷模型的不确定性对多机系统特征值分布影响的方法。该方法很好地解决了负荷模型参数在其不确定性范围内变化时如何影响多机系统的振荡模式这一问题。通过两区域四机系统的计算分析说明了所提出方法的有效性。     

采用特征值灵敏度分析法的区域振荡临界线路选取方法

通过在临界线路上加装补偿装置来控制线路有功功率,可以抑制系统功率振荡,其有效性取决于最佳线路的选择.以特征值灵敏度分析方法为基础,提出了一种利用阻尼灵敏度指标选取临界线路的方法,通过计算特征值相对于线路参数的灵敏度,得到线路参数在区域振荡模式下阻尼灵敏度指标;然后通过阻尼灵敏度指标来选取区域振荡中的临界线路,并利用阻尼灵敏度指标评价系统线路参数对电力系统小干扰稳定性的影响.最后,通过新英格兰16机系统算例分析证明了该方法的正确性和有效性.     

考虑参数化特征值灵敏度的含风电电力系统VSM计算

风电场接入对电力系统的电压稳定裕度( Voltage Stability Margin,VSM)有一定的影响.通常使用的VSM计算方法是连续潮流法,但是该方法有一定的乐观性,即系统达到电压稳定极限点之前往往已出现振荡或不稳定,因而提出了一种考虑参数化特征值灵敏度的方法计算VSM.该方法在延拓潮流空间中,将负荷参数作为系统状态矩阵的自变量,在各个负荷水平下计算系统特征值及特征值对负荷参数的灵敏度,通过参数化的特征值灵敏度找到特征值随负荷水平的变化规律,以此考察系统在电压崩溃点之前是否出现振荡或不稳定的情况,从而修正系统VSM.对改进的IEEE - 14节点算例进行仿真计算,显示考虑参数化特征值灵敏度的电压稳定裕度计算方法能得到较准确的VSM,该算法对系统安全稳定分析计算及系统规划设计有一定参考.     

温控负荷对电力系统低频振荡的影响

温控负荷是电力系统最为重要的负荷类型之一,它对电力系统的低频振荡具有重要的影响.本文建立了用于小干扰稳定分析的温控负荷的数学模型,以一个4机2区域的典型系统为算例在MATLAB电力系统分析工具箱(PSAT)中对温控负荷接入电力系统后对系统低频振荡的影响进行了仿真分析,研究了温控负荷所占比例及其负荷参数对系统低频振荡和阻尼的影响.     

基于特征值分析法的电力系统次同步振荡研究

本文以基准模型为研究对象,利用特征值分析法对电力系统次同步振荡问题进行了深入的分析,计算得到了次同步振荡的频率和阻尼参数等,进一步用特征值分析法计算了系统的参数的改变对于次同步振荡阻尼的影响,通过仿真验证了特征值分析算法的正确性。     

负荷模型参数对电力系统低频振荡的影响

负荷模型作为大量用电负荷的聚合,具有类型的多样性及参数的不确定性,研究负荷模型参数对系统稳定具有重要意义。基于单机无穷大系统建立了负荷模型的阻尼系数表达式,分析了负荷模型对低频振荡的影响。提出利用参数微增量分析模型参数对系统阻尼及频率的影响,最后通过四机两区域系统仿真分析了本文方法的有效性。     

小扰动电压稳定分析的P-H模型及振荡阻尼因子

为了分析电力系统的小扰动电压稳定性，该文基于发电机和感应电动机的详细动态模型建立了一个单发电机．感应电动机系统的改进Phillips-Heffron(P-H)模型，并应用它给出了电压振荡的阻尼因子y的解析式，该式明显地说明了感应电动机负荷给系统的电压振荡所带来的阻尼。将其同以往在基于静态负荷的PIH模型下得到的观点相比较可知：感应电动机的存在对系统小扰动失稳模式有着重要影响，它的存在抑制了系统中可能发生的振荡。利用y的解也可以从理论上解释在小扰动电压稳定仿真中发现的慢速励磁调节系统与大容量之间共同作用产生的负阻尼现象。     

大规模互联电网区域间低频振荡实用分析方法

结合PSASP小干扰频域分析与发电机功角曲线时域检测,提出一种大规模电力系统低频振荡实用分析方法。4台机算例研究了发电机模型、励磁系统与负荷模型对振荡模式的影响,验证了所提方法的正确性。运用此方法分析大区域互联全国系统,分两步方便快捷地求出了区域间、弱阻尼主导低频振荡模式。弥补了PSASP搜索部分特征值时存在的漏根缺陷,并且能准确评估系统真实阻尼水平。     

多机系统PSS选址方法分析与对比

电力系统低频振荡是影响互联大电网运行的重要问题,电力系统稳定器(PSS)被广泛应用于抑制负阻尼引发的低频振荡,但是多机电力系统中如何布点PSS,从而更有效地抑制低频振荡是一个尚未解决的问题。文章详述了两种PSS选址方法,即参与因子法和特征值灵敏度法,利用特征值分析求出系统的状态矩阵,并在此基础上得到参与因子以及状态矩阵对任意参数的偏导数。通过对这两种方法原理的分析对比,指出了它们各自的优缺点及适用范围。最后利用典型两区域四机算例,分别求取所关心低频振荡模式的参与因子及灵敏度,验证了两种方法对于特定的低频振荡模式主导机判断的准确度,并对产生所得结果的原因进行了讨论分析。     

The effect of load models on unstable low-frequency oscillationdamping in Taipower system experience w/wo power system stabilizers

This paper uses the eigenvalue analysis approach to observe the impact of load models on an unstable low frequency oscillation damping, which recently occurred in the Taiwan power system. In order to enhance oscillation damping, the effect of load models on power system stabilizers is also investigated. Three kinds of the derived load models (a dynamic model, a composite model, and an exponential model) based on the component approach with the measured characteristics of power system loads are used in this paper. Time simulation results are extensively used to verify the eigenvalue analysis results with and without power system stabilizers. One set of field test data obtained from the Taiwan power nuclear plant with power system stabilizers is used to determine which load model provides a more accurate result in enhancement of oscillation damping. Depending on the results, the effect of load models on electromechanical oscillation damping with and without power system stabilizers is verified     

用于提高多机系统阻尼的可控串补稳定器的研究

在多机系统中,TCSC稳定器的阻尼作用在于提升系统主导振荡模式的阻尼水平。文中在含有TCSC稳定器的多机系统线性化方程的基础上,根据主导振荡模式特征根、TCSC控制器参数及附加转矩的关系．将系统主导模式的振荡频率代~TCSC附加转矩公式,利用相位补偿法完成TCSC控制器参数整定,达到提高主导振荡模式阻尼水平的目的。在IEEE5节点系统仿真算例中,利用特征根变化及转速时域仿真曲线验证了TCSC稳定器在多机系统中的阻尼效果。     

基于无功优化的DFIG并网电力系统OSC-OPF算法

双馈感应发电机(DFIG)与同步发电机(SG)间动态交互,影响系统阻尼振荡能力。由于系统状态矩阵由SG和DFIG参数决定,推导振荡模式对受控参数灵敏度的难度增加。针对含DFIG的电力系统,为量化无功调节对阻尼振荡的控制效果,提出阻尼比对SG无功出力灵敏度的解析表达。引入最小阻尼比约束,提出基于无功优化的振荡稳定约束最优潮流(OSC-OPF)模型。根据OSC-OPF拉格朗日乘子,提出稳定约束下网损对SG无功容量的灵敏度。仿真结果证实,所提模型有助于降低风电系统网损并改善其阻尼振荡能力。     

采用下垂控制的直流配电系统高频振荡分析及控制

针对直流配电系统的高频振荡现象,以下垂控制的辐射状直流配电系统为研究对象,建立了电压源型换流器、直流线路和恒功率负荷的频域模型,进一步建立了直流配电系统的频域降阶模型.推导了频域下系统参数对高频振荡频率影响的解析式,分析了下垂控制系数、直流线路以及负荷参数变化对系统振荡频率的影响,发现下垂控制器和恒功率负荷的负阻尼特性易引发高频振荡.据此,文中提出了基于线路参数的前馈补偿下垂控制方法和改进虚拟电阻的控制器设计方法,并对补偿前后系统的稳定性进行了比较.通过频域、时域仿真验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性.     

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。     

基于奇异摄动降阶的风电接入系统阻尼分析

为分析风电机组接入对同步机主系统低频振荡的影响,首先建立FSIG及DFIG风电机组小干扰分析模型,其次应用基于奇异摄动系统动态降阶技术揭示两类风电机组接入后同步机主系统阻尼变化机理。将奇异摄动动态降阶与特征值分析相结合,分析不同控制参数的FSIG及DFIG风电机组接入对系统低频振荡模式及阻尼的影响。基于风电接入IEEE测试系统仿真表明,所提出的分析方案能够直观、有效地对两类风电接入系统低频振荡进行分析。     

基于主导轨迹断面阻尼比灵敏度的仿真关键参数诊断

电力系统机电暂态仿真中,励磁、调速、电力系统稳定器(PSS)等控制系统参数不合理,易引起控制系统稳定性弱化,导致仿真可信度降低。基于轨迹断面阻尼比灵敏度指标,提出一种机电暂态仿真中控制系统关键参数的实用诊断方法。由仿真中各控制系统的输出变量振荡特性确定主导断面时刻、主导发电机及其对应控制系统,针对主导断面时刻和主导发电机进行单机无穷大(OMIB)等值后,经阻尼比灵敏度分析给出参数调整建议,多个算例验证了所提方法的有效性。该法是轨迹特征根思想的一种工程应用,结合数值积分提供的控制系统振荡信息与平衡点特征根技术提供的阻尼比灵敏度解析信息,可快速定位不合理的控制系统参数,适用于复杂多机系统的参数诊断。     

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。     

基于仿真软件PSS/E的低频振荡分析方法

基于仿真软件PSS/E提出了一种分析华东电网低频振荡特性的方法,结合PSS/E的特征值分析法和Prony分析法,在发电机采用经典模型的条件下通过特征值分析计算系统振荡模式的频率、振型和参与因子,而在发电机采用详细模型并考虑励磁系统详细模型的条件下通过Prony分析法计算系统振荡模式的阻尼。对4机两区域系统和新英格兰10机39节点系统的特征值分析表明,振荡模式的频率、振型和参与因子并不随发电机采用模型的不同而有很大变化。因此,文中提出的方法可以方便地适用于实际大规模电力系统的低频振荡分析。对华东电网的低频振荡特性进行分析,得到了该电网区域间振荡模式的频率、阻尼、振型及参与因子。