电力系统超低频振荡和倍频振荡的正规形分析

正规形法揭示了电力系统中动态模式之间的非线性相互作用,可用于分析因模式间非线性相互作用而产生的复杂动态现象和动态行为.分析表明,动态模式间相互作用所产生的组合模式使得振荡频率减小或增大,可能导致超低频振荡或倍频振荡现象,而且其明显程度取决于系统的非线性作用程度.正规形变换系数和正规形变量初值乘积可反映超低频振荡模式或倍...     

电力系统低频振荡机理及其控制措施研究

首先分析了电力系统低频振荡的负阻尼振荡机理、产生负阻尼的系统条件;同时根据低频振荡的共振机理理论,分析了发电机二阶模型和考虑励磁特性的三阶模型产生共振振荡的机理;然后讨论了由于电力系统的非线性奇异现象引发的低频振荡的振荡起因和条件;最后,针对低频振荡问题提出了相关控制策略,并指出了其发展新动向和研究热点。     

电力系统低频振荡机理及其控制措施研究

本文分析了电力系统低频振荡的负阻尼振荡机理、产生负阻尼的系统条件;同时根据低频振荡的共振机理理论,分析了发电机二阶模型和考虑励磁特性的三阶模型产生共振振荡的机理;然后讨论了由于电力系统的非线性奇异现象引发的低频振荡的振荡起因和条件;最后,针对低频振荡问题提出了相关控制策略,并指出了其发展新动向和研究热点。     

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡,即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡,已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析,其结果可更清晰地展示振荡的物理过程,有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。     

电力系统密集振模下的共振机理低频振荡研究

电力系统中持续的周期性小扰动可能引起共振机理的低频振荡.通过特征分析法阐述了多机系统中共振型低频振荡的振荡机理,指出密集振荡模式的交互机组处的扰动源可能会引起多个模式的参与机组发生共振振荡.通过建立多机系统模型,研究了2个密集振荡模式交互机组处的有功扰动引起2个模式的参与机组发生的共振机理低频振荡现象;当2个密频振荡模式中的1个模式发生共振振荡时,由于2个模式交互机组的作用,会激发另1个模式的参与机组也发生比较明显的共振振荡现象.     

汽轮机调速系统引起电力系统共振机理低频振荡扰动分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一.根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理.研究了汽轮机功率变化的原因.应用MATLAB建立了汽轮机及其调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,详细分析了汽轮机调速系统扰动能否引起调节汽门开度变化,进而影响汽轮机功率变化;仿真分析表明,如果汽轮机调速系统速度变动率局部过小,转子角速度偏差扰动将引起较大的调节汽门开度变化;当转子角速度偏差扰动频率与电力系统自然振荡频率接近时,可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.全液压调速系统的油压容易产生脉动,如果油压脉动的频率与电力系统固有频率接近时也可能引发电力系统共振机理的低频振荡.     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。     

应用正规形理论的电力系统低频振荡分析

应用向量场正规形方法分析电力系统低频振荡,应用正规形方法对电力系统运动方程在平衡点处进行泰勒展开,保留二次项,揭示了非线性模式相关性对电力系统动态特性的影响.通过正规形变换,可以将线性系统中的参与因子的概念扩展到非线性系统中,从非线性参与因子的角度说明了系统各振荡模式之间的非线性相互作用.     

机网耦合引发的多机系统振荡机理研究

低频振荡是影响电力系统安全稳定运行的重要问题,机网耦合是引发电力系统功率低频振荡的主要原因之一.分析机网耦合引发的多机系统低频振荡机理,在Matlab软件中建立两机互联系统仿真模型.通过仿真分析可知,两机互联系统当受到外加扰动与系统固有频率重合时,同样也会发生共振机理的低频振荡.     

低频振荡中的非线性奇异现象

针对近年来电力系统低频振荡中出现的非线性奇异现象,阐述了发生这种现象的机理,并在文献１ 的基础上,把发电机的模型扩展到四阶。针对多个系统运行参数,分析了电力系统低频振荡中的非线性奇异现象,得到了与常规线性化分析不同的新结论,即增幅性振荡的范围将扩展到Ｓ平面的左半平面,稳定域由于亚临界分歧的出现将缩小     

电力系统低频振荡分岔和混沌机理述评

电力系统作为典型的强耦合、高度非线性、多变量的动态系统,具有复杂的非线性动力学行为,系统自身的非线性物理特性是低频振荡的重要诱因之一。从分岔(分歧)和混沌理论角度,总结了低频振荡非线性机理的研究成果,内容涉及低频振荡中非线性奇异现象的发现和产生原理,单机小系统向多机大系统推广的非线性机理,分岔点及混沌吸引子的搜寻方法,分岔和混沌引发的振荡控制等方面。结合实际电网安全运行要求,在振荡模式识别、低频振荡引发机理鉴别等五方面提出非线性引发低频振荡需要解决的问题。对利用非线性动力学理论研究电力系统低频振荡现象具有一定的引导意义。     

基于正规形理论的多馈入交直流输电系统非线性模式分析

传统的特征根分析法不能揭示电力系统的非线性相关作用.正规形理论将非线性系统通过坐标变换,使得原系统与一个线性系统二阶或更高阶等价.将该方法应用到电力系统稳定分析中,既保留了小信号法的优点,又考虑了不同振荡模式间的非线性作用,适用于系统大扰动后的低频振荡特性分析.在对一双馈入交直流并联系统建立动态方程的基础上,运用正规形理论,分析了多馈入交直流系统低频振荡模式的非线性相关作用.结果显示,系统中各种模式是相互影响的,不同运行方式下影响程度也不相同,当系统重载且直流带调制方式下时,区间振荡模式与直流调制模式间的非线性作用最强.时域仿真验证了这一结果.     

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。     

基于模式能量的电力系统低频振荡分析

在传统的特征根法的基础上,引入模式能量对电力系统低频振荡进行研究分析,并通过对4机2区系统算例的测试仿真,结果表明了本文方法的可行性与有效性,该方法可以直观且准确展示电力系统低频振荡的运动特性,更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。     

汽轮机中不同扰动源对共振机理低频振荡的影响

汽轮机输出的功率扰动可能引发共振机理的低频振荡,威胁电力系统的安全稳定运行.文中比较了扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分对共振机理低频振荡的影响.首先介绍了共振机理的基本原理,在此基础上推导证明了汽轮机对其调速器内扰动信号具有较强地抑制作用.然后在单机无穷大系统中分别对扰动位于汽轮机本身机械部分和位于调速器部分时对低频振荡的影响进行仿真,仿真结果表明相同幅值和频率的扰动信号分别位于上述2种位置时,后者比前者产生更大的低频振荡幅值,验证了理论分析的有效性,为实际应用中共振机理低频振荡的抑制措施提供了参考.     

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。     

基于向量场正规形理论的电力系统低频振荡分析

正规形分析方法在传统的线性模式分析法中计入了非线性的影响,能够从系统内部结构入手分析系统的动态特性,因而可将小信号稳定方法与时域仿真方法有效结合起来.基于非线性向量场的正规形变换推导了电力系统状态方程的二阶近似解析解,提出了度量电力系统非线性程度大小的非线性指标,并揭示了低频振荡模式间的非线性相关作用以及对电力系统动态特性的影响.仿真分析的结果验证了该方法的正确性和有效性,表明该方法是电力系统低频振荡分析的有效工具.     

风电并网系统次同步振荡频率漂移问题

风电并网系统的次同步振荡现象具有频率漂移的特征。该文从风速变化影响模式间相互作用的角度解释了频率漂移的原因。首先,推导风电机组受风速影响的振荡模式:双馈风机定转子绕组和转子侧换流器电流内环控制主导的次同步振荡模式的频率;直驱风机直流电压外环主导的振荡模式的留数。然后,推导两输入两输出系统中振荡模式之间发生强相互作用的条件——开环模式耦合。最后,基于双馈风机-串补输电系统和混合风电场并网系统算例,采用模式分析和非线性仿真,演示了风速变化过程中模式交互作用的强弱变化导致的频率漂移的现象。由此得出,风速的随机性使得开环模式耦合条件具备了随机性,在时变场景下模式间的不利交互作用使得弱阻尼或负阻尼次同步振荡模式的频率是动态变化的,由此出现了频率漂移的现象。     

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。