电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。     

电力系统低频振荡与PSS分析

利用单机无穷大系统小干扰线性化模型从理论上分析了应用快速高增益励磁调节器后系统产生低频振荡的原因。对PSS抑制低频振荡的原理——相位补偿进行了分析。讨论了PSS的各个环节功能及参数对阻尼低频振荡的影响，并给出了某发电机组PSS相位校正的实测数据，证明PSS对低频振荡有良好有效的抑制作用。     

同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响

采用特征值分析法研究同步发电机阻尼绕组以及磁路饱和对低频振荡阻尼的影响。建立了同步发电机三阶以及考虑阻尼绕组的六阶小扰动线性化模型,并在模型中考虑了磁路饱和效应。为详细分析同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响,采用了简化的单机无穷大系统。计算表明,在分析低频振荡问题时:同步发电机三阶模型不宜用于分析进相或轻载运行的机组,这一结论和是否安装电力系统稳定器(PSS)以及是否忽略磁路饱和无关;忽略磁路饱和的同步发电机三阶模型在额定工况附近具有比较高的准确性;磁路饱和对六阶模型的影响较小,但是对于含PSS的进相运行机组,不宜忽略磁路饱和;为得到准确的结论,建议在同步发电机模型中考虑阻尼绕组和磁路饱和的影响。     

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

针对静止无功补偿器(SVC)的附加次同步阻尼控制器(SSDC)无法抑制所有扭振模式的振荡,在励磁系统阻尼控制器(SEDC)基础上设计双输入多通道结构的改进电力系统稳定器(PSS).由于PSS无法解决大扰动下的次同步振荡问题,提出利用PSS和SVC联合抑制次同步振荡的方案:SVC抑制主谐振点的振荡,其他扭振模式用改进PSS来解决.复转矩系数法、时域仿真法和Prony分析结果均表明两者联合抑制次同步振荡能够弥补双方的缺陷,在较宽频带内提高系统阻尼,对次同步振荡取得理想的抑制效果.     

基于ETAP的电力系统低频振荡仿真研究

低频振荡是远距离、重负荷、弱联系的互联电网中常见的故障,目前抑制电力系统低频振荡最常用、最有效、最经济的方法是在励磁控制中加装电力系统稳定器(PSS)。分析了低频振荡的成因与校正原理,采用ETAP建立了以PSS为励磁系统辅助控制的同步发电机组及励磁系统模型,并以4机2区系统的低频振荡仿真模型进行仿真校验,分析系统运行方式对PSS的控制效果及PSS参数配置对电力系统低频振荡的抑制效果。为发电机组、励磁系统及PSS的设计提供了依据,同时给电力系统稳定性分析提供了准确的仿真模型及有效的PSS配置参数。     

抑制频率振荡的电力系统稳定器参数优化

超低频频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。由于负荷电压调节效应使得无功电压控制和有功频率控制产生耦合,传统用于抑制低频振荡的电力系统稳定器(PSS)可用于抑制频率振荡。提出了在多机系统中选择抑制频率振荡的PSS的方法,该方法综合了PSS对低频振荡和频率振荡的影响大小。构建了抑制频率振荡的PSS参数优化模型,该模型仍然以低频振荡模式阻尼比作为优化目标,但加入频率振荡对应频段发电机励磁系统相位要求作为约束,保证机组励磁系统为频率振荡提供足够的正阻尼。采用粒子群优化算法对模型进行求解得到PSS最优参数。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

电力系统稳定器相位补偿方式对次同步振荡的影响

除了输入信号类型之外,电力系统稳定器(PSS)的相位补偿方式也是其影响次同步振荡的非常重要的因素。设计了四种不同类型的PSS:采用一级超前补偿的速度反馈型PSS,采用两级超前补偿的速度反馈型PSS,采用滞后补偿再反相的速度反馈型PSS,采用滞后补偿的功率反馈型PSS;分析了各PSS的频率特性,加入PSS前后系统的电气阻尼特性,PSS相位补偿方式对次同步频段信号的影响,以及滞后补偿再反相的速度反馈型PSS的可行性。结果表明,采用滞后补偿再反相的速度反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响,该PSS既能利用理想的转速偏差作为输入信号,又能避免对轴系扭振敏感,还能有效抑制低频振荡,具有可行性。     

PSS对区域振荡模式阻尼效果验证时域仿真研究

提出在发电机PSS现场试验时.通过人为设置扰动事件来激发电网区域振荡模式以验证发电机PSS对低频区域振荡模式的阻尼效果,并基于精细时域仿真软件PSCAD/EMTDC,建立云南电网PSS阻尼效果仿真系统模型,通过设置扰动事件进行仿真计算,验证发电机PSS对低频区域振荡模式具有正阻尼效果,弥补了现场试验的不足.     

溪洛渡直流送端系统中PSS对次同步振荡的影响及应对措施

为了探究溪洛渡直流送端系统曾出现次同步振荡现象的原因并提出相应的改进措施,首先采用复转矩系数法、测试信号法分析了威信电厂发电机组在投入电力系统稳定器(PSS)前后的阻尼特性。分析结果表明由于直流输电的接入削弱了电网次同步阻尼,PSS的投入引发了系统次同步振荡。在分析现有问题的基础上,通过对电磁功率偏差反馈型和加速功率偏差反馈型PSS进行改进,提出了新型可切换式PSS。最后基于PSCAD/EMTDC仿真平台,验证了新型可切换式PSS可提高系统次同步阻尼特性并对次同步振荡有良好的抑制效果。     

抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法

电力系统稳定器(PSS)是抑制低频振荡最常用的方法,但安装了基于负阻尼机理设计的PSS后仍然可能发生共振机理低频振荡。推导了共振机理低频振荡幅值的数学表达式,并对振荡模式的共振特性进行分析。据此提出了抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法。本方法设计的目标函数不仅考虑PSS的相位补偿特性,同时考虑了其幅频特性,能够更好地补偿振荡频率处所需相位并调整PSS提供的增益。此外根据不同振荡模式的共振特性计算得到不同的权重系数,保证了对系统危害更大的振荡模式能被更好地抑制。最后采用粒子群优化算法求得最佳的PSS参数。四机两区域系统中的仿真结果表明,相比传统的基于负阻尼机理设计的PSS,所提方法设计的PSS能够更加均衡有效地抑制共振机理低频振荡,同时不影响其原有的对负阻尼低频振荡的抑制效果。     

PSS在中心电网机组中的应用研究

阐述了甘肃电网网架结构的现状和投入PSS(电力系统稳定器)对电网安全的必要性和可靠性,并针对某电厂投入的8#机组对PSS抑制低频振荡效果进行分析研究。     

机侧与网侧多通道附加阻尼控制器参数协调综合抑制低频振荡和次同步振荡

由于低频振荡与次同步振荡存在阻尼耦合,针对一种特定振荡模式设计控制器,会对其他频段的振荡模式造成不利的影响。综合考虑低频振荡与次同步振荡这2种模式,基于模式分离方法设计机侧与网侧附加阻尼控制器,将阻尼耦合问题转化为控制器之间的参数协调优化问题。使各控制器之间以及对应同一振荡模式的各通道之间的参数协调配合,以综合抑制低频振荡与次同步振荡,最大限度地降低模式之间的阻尼耦合;在协调优化过程中,对次同步振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,即次同步振荡模式的频率越大,其所需阻尼比的阈值越小。特征值分析与时域仿真结果均表明,所提协调控制策略能显著地改善系统各频段的阻尼特性;相比于传统的阻尼控制策略,所提协调控制策略具有更好的阻尼效果。     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。     

基于DFIG功率振荡阻尼器的电力系统低频振荡抑制综述

随着大规模风电并网,风电机组与同步机组间的动态交互加剧,前者对电网低频振荡(low-frequency oscillation,LFO)的负面影响和正面控制效果渐趋显著。文章对双馈风电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)并网系统LFO抑制问题展开调研。分析了DFIG并网对LFO的影响机理,从风电侧和电网侧比较了LFO抑制措施。重点讨论了DFIG附加功率振荡阻尼器(power oscillation damper,POD)的参数整定方法和控制策略设计。对基于传统方法、优化方法、鲁棒理论等参数整定方法,以及线性二次型调节器(linear quadratic regulator, LQR)、自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)、滑模变结构控制(sliding mode control,SMC)、模糊控制等控制策略进行比较分析。最后对DFIG并网电力系统低频振荡抑制问题,给出后续研究展望。     

考虑发电机控制装置的低频振荡定位及识别方法

负阻尼振荡和强迫功率振荡是两种典型的低频振荡,发电机的控制装置包括励磁系统和调速系统是振荡的两大能量注入源,其引发振荡的机理有本质的区别。因此,准确定位和识别振荡源对采取合理的抑制措施,提高系统稳定性有较大的参考价值。提出了一种根据发电机控制装置对系统阻尼的贡献以及强迫扰动源的相移特性进行振荡源定位及识别的方法。首先,深入到发电机励磁系统和调速系统,提炼出两种振荡下其内部电气量响应的一般规律;其次,在此基础上提出低频振荡源定位和识别判据;然后,进一步根据定位和识别判据原理,采用经验模态方法分解得出了判据指标的计算方法;最后,给出了发电机控制装置振荡源定位及识别方法流程。实际算例验证了所述方法的可行性和有效性。     

基于线性最优控制的交直流低频振荡附加阻尼控制器设计

对于低频振荡抑制问题,提出了一种新的电力系统稳定器(PSS)及直流附加控制的设计方法。通过改进的总体最小二乘-旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识技术分析系统振荡特性,再对各个振荡模态分别辨识出相应的被控传递函数,最后利用带观测器的线性最优控制(LQR)方法设计出相应控制器,达到抑制低频振荡的目的。在设计过程中,利用基于LQR的PSS抑制区域内低频振荡,区域间低频振荡通过基于LQR的直流附加控制完成。     

电力系统阻尼特性规律探索

为了探索电力系统阻尼特性规律,给出了电力系统小干扰稳定模型的一般形式,推导了考虑发电机励磁控制作用、定子侧电阻及线路电阻等情况下单机-无穷大系统小干扰分析线性化数学模型.利用特征分析法,分析了定子侧电阻对振荡模式阻尼的影响,振荡模式总阻尼的守恒现象,阻尼守恒成立的基本条件,阻尼在不同振荡模式之间的传递规律.结果表明:随着励磁放大倍数的增加,系统机电模式阻尼减少,系统阻尼由机电模式流向非机电模式;系统引入电力系统稳定器(PSS)后,系统机电模式总阻尼随着PSS放大倍数的增加而增加,系统阻尼从非机电模式流向机电模式.