水电孤岛直流送出系统的频率稳定性研究

在考虑尾水管水压脉动的线性水轮机模型的基础上进行改进,设计了一种谐振函数来模拟尾水管的实际脉动情况,并建立了既考虑尾水管水压脉动又考虑弹性水柱的水轮机模型。采用时域仿真方法,验证了水轮机模型的准确性并分析了水力系统参数、调速器参数对送端孤岛直流送出系统频率振荡的影响。仿真结果表明,水力启动时间T_w、调速器参数K_D对送端孤岛系统的频率振荡影响较大,而弹性时间T_e对频率振荡的影响较小。在频率振荡的抑制方法方面,本文在原有的直流频率限制器模型的基础上进行改进,用二次低通滤波器代替一次滤波器并重新调整PI参数。由仿真图形可知,改进后的直流频率限制器抑制效果良好,可将送端频率有效地抑制在50Hz左右。     

混流式水轮机跨振区时触发低频振荡特性分析与抑制策略

西南某大型混流式水轮机组在生产运行中,跨越振动区运行期间不时触发有功低频振荡现象,对电网稳定运行带来了一定的安全隐患.基于强迫振荡、扰动源定位及负阻尼等理论,分析了水力、机械等因素对低频振荡的影响,得出发生低频振荡的主要原因为水轮机跨振动区时停留在涡带工况区域,尾水涡带产生压力脉动,并且振荡符合强迫振荡机理.通过仿真优化励磁系统参数对抑制机组有功低频振荡所产生的不同效果,得出对励磁系统PSS参数进行优化可有效抑制混流式水轮机低频振荡现象.     

水电机组明满流尾水系统电路等效建模及超低频振荡仿真分析

针对某大型水电站实际生产过程中由尾水流道水力因素引起的机组有功功率超低频振荡现象,开展该类电站明满流尾水系统水力动态特性建模仿真和机组超低频振荡抑制方法探索研究。首先,将电路等效理论引入水电站过流部件动态建模中,通过类比有压管道电路等效模型,推导无压明渠电路等效模型数学表达式。进而根据水电站尾水流道实际布置形式,构建"一洞两机"明满流尾水系统整体等效电路拓扑。在此基础上,通过尾水系统电路等效模型对电站下游水位较低时机组尾闸室水压周期性振荡现象进行仿真复现,分析电站下游水位和明渠水力损失等因素对机组功率振荡的影响,并讨论通过增加尾水支渠或主渠局部水力损失两种减振方法进行超低频振荡抑制的可行性及优缺点。电站现场尾水改造试验结果表明,该减振方案对机组功率超低频振荡具有明显抑制作用。     

抽水蓄能电站输水系统水力振荡可能性分析

抽水蓄能电站输水系统布置复杂,机组工况多且转换频繁,因水泵水轮机不稳定流动导致输水系统振荡甚至产生共振的可能性较大。本研究旨在分析水泵水轮机各种不稳定因素与输水系统发生共振的可能性。首先总结了水泵水轮机尾水管涡、旋转失速等不稳定流动的发生工况和频率范围;其次以某抽水蓄能电站为例,采用传递矩阵法计算输水系统自振频率特性,发现尾水管涡和旋转失速频率与系统频率重叠,有引起共振可能性;进一步以尾水管涡扰动作为振源对输水系统进行强迫振荡分析,得出系统沿线的压力振荡幅值分布。研究表明,尾水涡带和旋转失速最可能导致系统水力共振,某些电站出力波动可能与此有关;S区振荡也可能引起强烈的水力振荡,造成机组过渡过程事故;动静干涉、卡门涡是高频振动,主要影响水轮机压力脉动,可导致转轮结构共振和破坏,与输水系统共振的可能性小。     

大型水电机组与交直流互联电网的耦合作用

建立了考虑尾水管压力动态特性的水轮机模型,以向家坝—上海直流输电工程为例,分析了联网和孤岛运行方式下水力系统参数(如水力起动时间)变化、水轮机尾水管压力脉动引起的水电机组与交直流互联电网的耦合作用的变化。仿真结果表明,水力启动时间对送端系统的频率特性影响较大,水轮机尾水管压力脉动会引起发电机组输出功率的脉动,严重时可能威胁电力系统稳定运行。实际系统运行中,可通过减小或消除尾水管涡带和采取直流调制措施来减小尾水管压力脉动对电力系统运行带来的危害。     

水轮机尾水管内的涡带压力脉动与环形管测压方法

水轮发电机组在运行中,往往由于水轮机组过流通道内生产的水压脉动致使机组或机组部件产生振动或共振。其中尾水管内所汇集和产生的具有各种频率的水压脉动常常成为这种振动的水力振源。国内外不少机组就是由于受到这种振源的激发而产生较大的机械振动和压力钢管水锤波共振以及与发电机共振而产生的功率摆动等等。有鉴于此,为了改善机组运行和防止事故的发生,在尾水管壁上,合理地布置测压孔并准确地测量和分析尾水管内的水压脉动实属非常必要。 本文根据一些国内外资料,其中主要是来自笔者所作过的水轮机模型机组的试验结果来简述在尾水管壁上合理地布置测压孔的必要性和采用环形管电测压力脉动的无可比拟的优点。     

混流式水轮机功率异常波动成因分析

石门坎水电站混流式水轮机组在部分负荷下运行时,机组有功功率波动过大导致该电站无法并网发电。采用SST湍流模型对该电站水轮机在偏工况下的三维不稳定流动进行了仿真计算,重点分析了尾水内部压力脉动特性,研究发现:尾水管空腔涡带振动频率与发电机自振频率发生共振是引起机组有功功率摆动过大的主要原因。     

小波变换及其在水轮机水压脉动信号处理中的应用

混流式水轮机在非设计工况下的水压脉动是影响水力机组稳定性的重要因素。基于傅里叶变换的传统谱分析方法，从本质上来说只适用于稳定信号的分析，在水轮机水压脉动的研究中具有一定的局限性。因此，本文引入小波变换的方法，用几个模拟水轮机尾水管水压脉动信号特点的模拟信号，对小波变换在水压脉动信号处理中应用的可能性做了初步探讨。     

增强型调速器对中国云南电网超低频振荡影响分析

云南电网在部分水电机组中采用增强型调速器,会引发超低频振荡,并严重威胁异步电网频率安全。为揭示水电机组增强型调速器影响云南电网频率的原因,通过对系统频率偏差从不同方向穿越一次调频死区时的动力学行为进行理论计算和时域仿真,论证了增强型调速器在水电机组一次调频死区附近没有稳定平衡点,且当系统频率偏差缓慢穿回一次调频死区时,在超低频段引入约90°的相位滞后,进而降低系统频率安全稳定裕度。最后借助小扰动分析工具计算了包含水轮机、调速器、发电机模型的单机系统特征根,通过对比仿真,说明增强型调速器不仅与水锤效应在超低频段有相似的负阻尼效应,还是引发超低频振荡的扰动源头之一,使超低频振荡持续且无法衰减。     

考虑水轮机水锤效应的电网频率变化的解析方法

当水轮机容量比重较高的电网中发生较大的负荷扰动时,水锤效应的存在使得电网中有功功率缺额进一步扩大,导致系统频率偏移量恶化,威胁电网的安全稳定运行。考虑系统详细模型的全时域仿真计算量大,仿真速度慢,不利于对大型电网进行频率动态分析。为了快速分析水锤效应对电网频率动态的影响,文章基于水轮机调速器的延时模型,合理地简化了水轮机-调速器系统,将水轮机导水叶开度动作过程近似为斜坡,并推导了计及旋转备用及水锤效应的电网频率响应解析解,进一步分析了水锤效应对电网频率的影响。仿真结果表明,文中推导的电网频率响应简化解析模型能够准确反映出电网频率严重下跌段以及稳态的频率特性,适用于快速分析水锤效应对电网频率动态响应的影响。     

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。     

特高压同步电网安全性评估

重点研究特高压同步电网是否能满足我国电力系统安全稳定性的标准要求。在总体评估特高压同步电网安全稳定性的基础上，探讨进一步利用新技术提高系统安全稳定水平的可能性及效果。电网安全性分析的内容主要包括：电力系统的潮流及静态安全分析、暂态稳定性、动态稳定性、抵御严重故障能力及稳定控制措施、特高压交、直流输电系统相互影响及送、受端系统安全、无功平衡及调压、短路电流水平、提高系统稳定性及特高压电网输电能力的先进技术措施等。     

海南电网与南方电网主网联网的特性研究

从频率稳定、电压稳定、功角稳定和动态稳定性的角度出发,全面研究了海南电网与南方主网联网对海南电网安全稳定的影响.联网后对海南电网的潮流和短路电流影响不大,海南电网的频率稳定性得到显著改善,电压稳定性有所提高,功角稳定性有所降低;联网后增加了海南相对于主网的振荡模式,可是其阻尼满足动态稳定要求;主网发生严重故障,可能导致海南电网频率或功角失稳;海南电网的运行方式改变,将对系统的稳定水平产生一定影响.综合各种稳定情况,联网后海南电网的稳定水平得到了提高,研究成果将为联网后电网的生产运行提供重要的依据和参考.     

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。     

风电场并网的暂态稳定性分析

首先针对恒速异步风机和双馈变速风机的物理结构建立了数学模型,通过电力系统分析工具箱PSAT软件,建立了两机——无穷大的系统仿真模型;然后对含风电场并网的电力网络中,发生相同扰动后系统的动态响应行为进行了仿真对比,发现随着风电场并网容量的增加,风电场母线的频率曲线振荡幅值和风机转子角速度曲线的振荡幅值呈现减小的趋势。最后针对风力发电机的电气参数对风机转子角速度在扰动后的振荡幅度的影响进行了分析。     

汽轮机组参与电力系统低频振荡的机理与抑制措施

汽轮机组与电力系统低频振荡密切相关。从汽轮机组角度介绍了电力系统低频振荡的分类、机理以及定位方法,从优化控制逻辑、严格试验测试以及迅速正确操作等三个方面,给出了从发电厂侧抑制电力系统低频振荡的具体措施,包括优化控制逻辑,严格试验测试等,建议要重视网源协调工作,提高电网安全稳定运行水平。     

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.     

水电汇集多直流弱送端电网稳定控制及系统保护方案

渝鄂柔性直流背靠背和藏中-昌都联网工程投运后,具备水电汇集多直流弱送端特征的西南电网规模显著减小且长链式弱互联结构突出,电网安全稳定特性面临深刻变化。在深入分析西南电网运行特性和面临风险的基础上,指出了现有安全稳定控制策略的不足,提出了适应西南电网差异化稳定控制需求的系统保护架构和功能配置方案,并阐述了其关键技术。该系统中全网功角稳定控制、频率控制、电压控制、低频振荡和超低频振荡抑制,以及全景状态感知与监测等功能,可提高西南电网水电送出能力,支撑西南乃至国家电网安全稳定运行。