汽轮发电机组的一次调频动态特性

本文首次提出了一次调频动态特性的概念。通过比较分析几种汽轮机调节系统的一次调频动态特性，证明采用一次调频动态特性概念可以本质、全面地反映汽轮机调节系统的一次调频特性。最后提出了设计调节系统一次调频动态特性的几点原则。     

基于主导度分析的直驱风电场奇异摄动降阶方法

现有的奇异摄动降阶方法无法确保直驱风电场(direct drive wind farm,DDWF)降阶系统与全阶系统具有一致的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)特性,故降阶系统无法应用于DDWF并入弱电网系统的SSO分析之中。针对这一问题,该文提出一种基于主导度分析的DDWF奇异摄动降阶方法。该方法以DDWF系统SSO模式保留为导向,以复现全阶系统动态特性和SSO特性为最终目标,实现DDWF系统的降阶。首先,在兼顾系统特征值和系统能控能观性的前提下,通过主导度分析,量化各振荡模式对DDWF系统动态特性的主导程度。然后,根据给出的保留模式确定原则,建立包含DDWF系统主导振荡模式和全部SSO模式的保留模式集合;再对各保留模式进行参与因子分析,完成DDWF系统多时间尺度划分。最后,建立10阶DDWF奇异摄动降阶系统,最大限度地提高系统仿真效率。以单DDWF和两DDWF并入弱电网系统作为仿真算例,验证所提降阶方法的有效性。     

直驱永磁同步风力发电系统的降阶模型研究

研究了适用于小干扰稳定分析的直驱永磁同步风力发电系统降阶模型.建立了直驱永磁同步风力发电系统的13阶详细模型;对于通过传输线接入无穷大母线系统的单个直驱永磁同步风力发电系统,应用特征值分析方法,保留其与主导特征值相关的状态变量,消去其它状态变量,将系统状态方程阶数降为4阶;再用时域仿真法,对降阶模型与详细模型的动态特性进行了比较.结果表明,提出的降阶模型与详细模型具有较好的一致性,也具有较高的精度.     

复杂系统的动态频率响应特性

阐述发电机输出的有功功率和负荷消耗的有功功率之间的耦合关系;从发电机的经典二阶线性模型出发,运用以求解特征值为基础的物理概念更加明晰、主导方向更加明确的复频率分析方法,讨论复杂系统在遭受干扰后发电机和负荷节点的动态频率偏移和频率偏移变化率的时空特性.这些结果对于进一步研究和了解系统的动态性能,从本质上分析系统事故,合理...     

沽源风电场串补输电系统次同步谐振典型事件及影响因素分析

针对沽源风电场串补输电系统的次同步谐振(SSR)特性进行分析。首先介绍了沽源风电场串补输电系统及其SSR事件,通过典型振荡现象的分析和各次振荡事件的统计,总结得到该系统SSR问题的特性以及主要影响因素。然后,建立沽源风电场串补系统的等效模型,利用PSCAD/EMTDC对典型事件进行仿真复现,结合特征值分析,对SSR机理进行进一步的解释。接着,利用特征值灵敏度分析法确定了风力机全运行区域内影响SSR特性的主导因素,并对其影响大小进行量化分析,并且进一步区分影响稳定性和谐振频率的主导因素。发现转速的变化对稳定性的影响最大,其次为:输出功率,风力机台数,串补度、转子侧内环电流比例系数。影响谐振频率的主导因素是串补度,其次为风力机台数、转速、输出功率。最后,根据现场数据和理论分析结果,为风电场的安全稳定运行提出合理化建议。     

利用有限时间扰动后的响应辨识电力系统的主导特征值

研究电网在运行点处线性化系统的特征值分布是分析小干扰稳定的重要手段。文章分析了零输入响应下线性系统特征值辨识的特点，给出了可辨识性条件，提出了一种新的获得电力系统主导特征值分布的方法，即运用改进Prony算法，在线辨识电力系统在有限时间扰动后不同测点多路零输入响应的信号模型参数，从而得出电力系统主导特征值的分布，辨识过程与系统激励无关。该方法克服了传统离线分析方法中由于运行方式、模型参数不确定而导致结果可信度低等诸多缺点。文章给出了基于WAMS实时数据平台实现电网特征值在线监视的流程和框架。36节点多机仿真系统和实际电网现场测量的分析结果验证了方法的有效性。     

电力系统特征值与状态变量对应关系分析

电力系统中特征值与状态变量之间的对应关系的分析对研究系统的详细动态特性具有十分重要的意义。文中首先对研究系统稳定问题的小扰动方法进行了分析,认为非线性动力系统的代数方程约束和各状态量之间的耦合关系是造成系统动态特性十分复杂的重要原因,进而利用同伦函数的概念给出了一种确定线性化系统中特征值与状态变量对应关系的方法。用此方法对简单电力系统做了分析,得出了令人满意的结果。     

大规模光伏发电经串补并网系统次同步振荡机制

根据以往研究经验,由于串补输电系统存在串联谐振点,大规模光伏发电经串补并网系统被怀疑存在次同步振荡风险.研究发现光伏并网逆变器采用恒电流控制,其特性近似电流源,只能激励并联谐振点,而大规模光伏发电经串补并网系统与变压器励磁支路在交流侧产生并联谐振点,可能会成为影响系统振荡稳定性的主导因素.因此,分别建立了考虑和忽略变压器励磁支路的大规模光伏经串补并网系统的小信号模型,利用特征值法分析振荡机理.特征值研究证实,当逆变器采取电流源控制模式时,交流侧并联谐振点存在对应的特征值,而由于电流源钳制光伏发电系统的电流量,并不存在与串联谐振点对应的特征值,因而变压器励磁支路与串补电容构成的并联谐振点主导系统的次同步振荡特性.     

汽轮机调节系统状态空间方程动态分析

介绍了状态空间分析法与经典控制理论的区别，在汽轮机调节系统各主要元件微分方程组的基础上，用状态空间方程对汽轮机调节系统的动态特性进行了分析，并说明了该方法的优越性。     

三峡电站全数字式调速器适应式PID调节规律研究

三峡电站机组单机容量巨大，在系统中承担调峰、调频任务，水头和负荷变幅大，常规的PID调节规律无法适应实时变参数控制要求。由于三峡电站在电力系统中的重要地位，对其水轮机调速器控制系统的动态特性提出了较高的要求，本探讨了三峡电站调速器采用适应式变结构、变参数PID调节规律及其运行特性，仿真试验表明，机组可在整个运行工况进行最优参数控制，改善了调节系统的动态品质。     

基于灰色关联分析的自适应低频减载

针对当前低频减载方案常按频率跌落延时切除离线整定的负荷量、缺少对负荷特性的综合考虑而引起的欠切、过切等问题,提出以负荷频率效应系数、单位电能损失和负载率为决策指标对不同重要性级别下的负荷节点进行灰色关联分析排序,按关联度由大到小确定切负荷顺序。基于广域测量的系统初始频率变化率自适应估计系统功率缺额,在计及发电机和负荷的调节作用的同时计算切负荷总量,并按减载顺序主动分配。四种典型故障场景下的仿真结果表明所提方案能有效决策减载策略,以最小的减载量和减载代价获得了最优的频率动态恢复曲线,验证了可行性。     

提高风电渗透率极限的火电机组惯性参数优化方法

波动性风电的高渗透接入降低了系统的阻尼和一次调频性能,制约了风电渗透率的进一步提升。研究在不降低系统动态稳定水平的前提下提高高风电渗透率系统的调频能力,对于提高风电渗透率极限具有重要意义。文中首先提出了一种含阻尼水平约束和频率偏差约束的风电渗透率极限求解方法,进一步基于火电机组惯性参数对系统阻尼特性和一次调频性能有相反作用的机理,提出了一种考虑系统阻尼和动态频率响应能力的火电机组惯性参数协调优化方法。仿真结果表明,所提风电渗透率极限求解方法的计算结果有较高的参考价值,引入协调优化策略后有效改善了系统的动态稳定特性和调频特性,优化效果适用性强,优化后系统风电渗透率得到了提高。     

灰色模糊聚类法用于配电网建设规模评估中的地区分类

客观评估地区电网总体建设规模是规划管理者的重要工作,对管理范围内的地区进行科学分类是实现评估的基础。文中在假设已建立评价指标体系的前提下,提出了一套实现地区电网分类的系统方法。首先以统计年鉴数据为依据计算电网规模影响因素对规模因子的灰色关联度,并以此作为其相对影响程度的测度指标,建立描述地区相似程度的特征向量空间;然后以空间距离为测度建立模糊相似空间;最后运用模糊聚类原理完成地区分类。实例分析表明,文中提出的方法简便、实用,结果客观、可靠,可作为宏观控制和指导地区电网建设规模的基本依据。     

基于CRAS系统的发电机定子绕组端部模态试验研究

为预防发电机定子绕组端部因谐振或其他原因造成的绑绳、支架固定螺栓和槽内紧固件松动以及线棒绝缘磨损的现象发生,需准确测量定子绕组端部的振动量,预测发电机在实际工作状态下的振动幅度,应用CRAS动态分析系统对发电机模态进行分析,评价发电机绕组端部整体结构动态特性.并以实例介绍了这种方法的应用,效果良好.     

含SVG的新能源多馈入系统振荡分析和广义短路比计算

弱电网中静止无功发生器(SVG)与新能源设备交互作用明显,如何分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡特征是个难题.为此,建立了SVG和新能源联合运行且网络结构保持的系统动态模型,提出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比计算方法,并用于判断系统是否稳定以及量化系统稳定裕度.首先,推导了网络结构保持的模型的系统传递函数矩阵和特征方程;然后,基于模态摄动理论构造了可近似多馈入系统主导特性的等效同构多馈入系统,并严格论证广义短路比可用于分析含SVG的新能源多馈入系统的振荡稳定裕度;最后,给出了考虑SVG影响的新能源多馈入系统广义短路比及其临界值计算方法,以及电网强度和系统振荡稳定裕度的量化方法.仿真算例说明了所提分析和计算方法的有效性.     

电力系统电压稳定性及其研究现状(一)

分2部分综述了电力系统电压稳定性的研究现状。第1部分首先介绍了电压稳定的定义和分类情况,然后对迄今为止电压稳定的静态和动态分析方法进行了总结和评述。静态分析方法中,灵敏度法物理概念简单明确,在简单系统中判据严格、准确,但推广到复杂系统后有效性无法保证;潮流多解法间接克服了潮流方程雅可比矩阵在临界点奇异带来的收敛问题,但低电压解的求取比较困难,现已较少采用;奇异值(特征值)分析法中潮流雅可比矩阵的奇异值或特征值变化缓慢且具有高度非线性,发电机无功越限时会导致最小特征值跳变,因而最小奇异值难以对系统电压稳定程度作出客观评价。动态分析方法中,小扰动分析法需要恰当考虑元件动态特性,建立尽可能简化而又能较精确反映系统动态的分析模型;关于分岔及混沌的理论研究一般局限于低维、简单模型系统和周期性小扰动,并引入了很多假设;基于本地测量数据的方法间接考虑了元件的动态特性,但只能用于单个节点或母线上,可作为集中控制方案的补充。     

Regulation quality for frequency response of turbine regulating system of isolated hydroelectric power plant with surge tank

Aiming at the isolated hydroelectric power plant (HPP) with surge tank, this paper studies the regulation quality for frequency response of turbine regulating system under load disturbance. Firstly, the complete mathematical model of turbine regulating system is established and a fifth order frequency response under step load disturbance is derived. Then, the method of primary order reduction and secondary order reduction, for this complete fifth order system of frequency response, is proposed based on dominant poles. By this method, the complete fifth order system is solved and the regulation quality for frequency response is studied. The results indicate that the complete fifth order system always has a pair of dominant conjugate complex poles and three non-dominant poles. The primary fourth order equivalent system, which is obtained by primary order reduction, keeps the dominant poles almost unchanged, therefore it can represent and replace the complete fifth order system and it is obviously superior to other fourth order systems. The primary fourth order equivalent system is superimposed by two second-order subsystems, one of them is corresponding to two non-dominant real poles (i.e. head wave) and the other one is corresponding to a pair of dominant conjugate complex poles (i.e. tail wave), respectively. In the fluctuation process of frequency response, head wave decays very fast and works mainly in the beginning period while tail wave decays very slowly, fluctuates periodically and works throughout the period. The secondary order reduction of complete fifth order system can be conducted by using the second order system of tail wave, which is the main body of frequency response, to represent the fluctuation characteristics. The most important dynamic performance index that evaluates the regulation quality, i.e. settling time, is derived from the fluctuation equation of tail wave. The different characteristic parameters of turbine regulating system have different influences on the change rules of head wave, tail wave and settling time.     

基于最优线性组合理论的动态稳定模型等效研究

一个高阶的电力系统模型必然给电力系统稳定性分析与计算带来困难。提出合理选择主导特征值和重要状态变量,利用最优线性组合理论分析电力系统动态稳定模型的降阶。采用简单电力系统模型,完整地考虑发电机组的励磁、调速、电力系统稳定器以及阻尼绕组,建立高阶模型。由降阶前后状态变量的动态特性曲线论证了最优线性组合法可以获得精度较高的降阶模型。     

含电动机负荷的互联电力系统动态等值模型可辨识性分析

对大型互联电力系统进行动态等值可以显著地降低计算分析的工作量,但目前电力系统动态等值多采用简单模型,存在不能很好地反映系统动态特性的问题.为此,提出同时考虑发电机凸极效应和电动机负荷特性的动态等值模型来进行可辨识性分析.以两区域互联系统为例,首先给出计及发电机凸极特性和电动机负荷的区域系统动态等值模型,然后对非线性模型进行线性化.采用基于拉普拉斯变换的传递函数法分析模型的可辨识性.利用系统稳态条件,从理论上证明了所提出的动态等值模型的所有参数均是可以辨识的.     

汽轮发电机组一次调频性能的分析

数字电液调速系统投运后,一次调频效果不理想,主要问题是出现振荡和一次调频能力不足。通过对功频调速控制机理分析,发现在电网侧发生突变扰动时,功率输出控制环节的动态调节过程表现为前馈开环控制特点;而静态调节或以给定值主导调节时,则为闭环反馈控制特点。前馈开环控制特性使一次调频初期出现“反调”,并引发过程振荡;闭环控制特性则使一次调频静态调节能力下降。仿真结果证明了定性和定量分析结果的正确性。分析结果为改进功频调速控制方法提供了重要的借鉴和依据。