水力系统对低频振荡的影响

针对目前水力系统、机械系统及电力系统都被独立地研究而有可能会使它们之间的相互影响被简化的现状，以单机无穷大系统为例，给出了适用于小干扰分析的4种水力系统以及电力系统各部分的数学模型，讨论了系统3种振荡模式与状态变量之间相关性以及特征值关于其他参数的灵敏度，并进一步分析比较了不同水力系统模型及参数对水力系统及转子振荡阻尼的影响。结果表明了转子振荡模式与水力系统振荡模式之间的相关性。     

考虑水力系统详细模型的电力系统暂态过程仿真

以小浪底水电站为对象建立了用于电力系统暂态稳定分析的不同形式的水力系统数学模型,包括不均匀单管刚性水击模型和弹性水击模型以及计及机组间水力耦合的两元输水系统弹性水击模型、水轮机的线性化模型和非线性模型.利用电力系统分析综合程序提供的用户自定义模型功能对河南电网进行了暂态过程仿真,分析了不同水力系统模型以及水力耦合对电力系统暂态稳定性的影响.     

同步发电机励磁对稳定性影响的研究

本文采用了典型的发电机及其励磁系统数学模型,介绍励磁系统的基本原理和主要任务,分析了同步发电机励磁对电力系统稳定性的影响,在Matlab的Simulink环境下设计了基于机端电压的励磁调节器,在电力系统模块(PSB)下将其用于单机无穷大系统三相短路故障试验,在仿真中对励磁系统作了不同的设定,即应用不同控制结构的电力系统稳定器(PSS),实现对同步发电机励磁的调节.     

水电机组超低频振荡小信号模型及影响因素分析

近年来,水电机组占比较大的电网多次发生振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡事件,严重影响了系统的安全稳定运行。为明晰超低频振荡发生场景,首先,建立单机无穷大系统和单机带负荷系统模型,分别推导了两系统在考虑与不考虑励磁和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)时的线性化状态空间模型,求解出不同的振荡模式。然后,基于振荡幅值计算,提出用振荡能量级理论来评估系统主导振荡模式的方法,解释了受端为非无穷大系统时更容易产生超低频振荡的原因。其次,根据建立的单机带负荷系统状态空间模型,从机理上分析了励磁调节和PSS对系统超低频振荡的影响并确定了影响超低频振荡的因素,得出适当增加调速器比例与积分环节增益比值可以有效抑制超低频振荡。最后仿真验证了调速器、励磁系统和PSS对超低频振荡的影响,同时在单机无穷大系统中验证所提评估主导振荡模式方法的正确性。     

基于线性最优控制理论的励磁系统的设计及仿真

基于单机无穷大系统的线性化模型,结合线性最优控制理论建立了最优励磁控制器用的系统状态方程,求出线性最优励磁控制电力系统稳定器,用Matlab仿真软件在单机无穷大系统两种不同的运行状态下进行仿真,结果表明最优励磁控制具备了良好的电压性能,且给出了比AVR＋PSS更强的阻尼,表现出良好的动态特性。     

电力系统稳定器对电力系统动态稳定的作用及与其他控制方式的比较

给出了电力系统稳定器（ＰＳＳ）在提高电力系统动态稳定作用的仿真研究结果。结果表明,对于单机无穷大母线系统ＰＳＳ可以把动态稳定极限提高到线路极限,对快速励磁系统是如此,对常规励磁系统（Ｔｅ＝０．５ｓ）也是如此。对多区互联复杂电力系统,ＰＳＳ也可以把负阻功率振荡改善为强阻尼功率振荡（阻尼比大于０．１）。文中还给出ＰＩＤ＋ＰＳＳ励磁控制方式和最优励磁控制方式在设计指导思想、控制信号选择、参数选择、适用励     

火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性

我国电网在大联网中出现了超低频振荡现象.为了分析这种振荡的影响因素,以单机无穷大系统为例.给出火电厂锅炉、汽轮机、调速系统以及发电机、励磁系统的数学模型.推导获得整个系统线性化模型下的系数矩阵.并利用特征值分析法对火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性进行了研究.对不同参数情况进行计算分析.结果表明:在超低频段.火电厂动力系统振荡模式与转子振荡模式之间有可能存在弱相关性.所以在超低频振荡分析中需要注意这一问题.     

励磁调差单元对电力系统低频振荡的影响

自动励磁调节器对改善发电机的静调压特性起了积极作用,但对调差电流引入后的分析不足。为了研究调差单元引入对电力系统低频振荡的影响,采用戴维南等效电路分析了不同励磁控制方式下单机无穷大系统电路的运行特性,对比研究了调差引入前后励磁系统测量电压变化对系统阻尼特性的影响,并通过Matlab建模仿真分析了调差单元参数及发电机工况改变时低频振荡阻尼的变化特性。理论分析与仿真结果表明,调差单元引入后测量电压变化会对系统阻尼力矩产生一定的影响,且调差提供阻尼的大小,不仅与调差单元的接入方式的正、负有关,也与发电机所处工况、调差系数以及励磁参数有关。     

异步化汽轮发电机和同步汽轮发电机闭环阻尼特性的比较研究

以派克方程为基础,建立同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型,该模型以机端电压偏差作为反馈进行励磁控制;同时建立异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型,以深入分析双通道励磁控制策略对异步化汽轮发电机及其系统的影响。利用所建模型,对同步汽轮发电机和异步化汽轮发电机的闭环阻尼特性进行分析和比较。通过比较,揭示出同步汽轮发电机在引入快速励磁后可能导致电力系统发生低频振荡的原因,指出合理选取异步化汽轮发电机反馈励磁控制系数能够有效提高系统的静态稳定性、增强系统阻尼并有效遏制低频振荡。最后分析异步化汽轮发电机闭环阻尼特性与反馈励磁控制系数的关系,进一步明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面较同步汽轮发电机更具优势。     

SSSC与发电机励磁最优协调控制

为提高电力系统阻尼振荡的能力,利用静止同步串联补偿器SSSC(static synchronous series compensator)的串联补偿特性,在单机无穷大系统下建立了带SSSC的修正Phillips-Heffron模型,提出SSSC与发电机励磁最优协调控制策略;将SSSC补偿阻抗作为控制器的控制变量,推导出控制器数学模型。仿真结果表明,与常规线性最优励磁控制相比,所提的控制策略能更有效地抑制电力系统振荡。     

水机电耦合系统建模及暂态分析

在水电系统研究中,水力系统与电力系统模型精度失配、缺乏全面的水机电数学模型是制约水电系统动态过程研究和提高仿真精度的主要原因。基于水机电各元件模型,采用积木式结构在MATLAB/Simulink环境下构建了水机电整体耦合系统模型,便于研究水力系统和电气系统之间的相互影响,分析水电站的暂态过程。基于该模型对单机无穷大系统进行了仿真研究,比较了电气系统扰动对水力系统的影响以及水力系统扰动对电气系统的影响,并对仿真结果进行了分析。     

水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响

电力系统仿真研究中常采用简化的理想水轮机模型,水轮机详细模型对于电力系统暂态稳定分析结果的影响尚有待研究.文中介绍了水轮机的三种线性模型和三种非线性模型,包括基于全特性曲线的水轮机模型、水轮机内特性模型、水轮机简化解析非线性模型、基于模型综合特性曲线的水轮机线性化模型、基于水轮机内特性解析的线性化模型、理想水轮机模型.针对不同水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响和适用范围进行了仿真比较分析.仿真结果表明不同的水轮机详细模型对电力系统暂态稳定分析结果的影响不大;电力系统的暂态过程对水力系统来说不一定是大扰动;不同的水轮机详细模型得出的电力系统中、长期暂态稳定仿真结果是不同的,因此在进行中、长期暂态稳定仿真分析时应采用水轮机详细模型.     

发电机调速附加控制对系统频率稳定的作用

研究了基于复合偏差功率反馈的同步发电机调速系统附加控制方法及其对频率稳定的作用。该方法克服了传统调速控制因转子质量惯性、负荷特性和转速测量死区而造成的控制延时,并且能精确地进行不平衡力矩补偿,从而在扰动初期能进行及时有效的频率稳定控制。对单区域系统的仿真结果表明,汽轮发电机组和水轮发电机组附加调速控制相比传统调速控制而言,减小了频率的偏移幅度,抑制了频率振荡的发生;提前了锅炉燃烧系统对负荷变化的响应时间,从而提高了机组一次调频的持续力;水轮机组的闸门开合次数及频率也都有一定的减小;降低了机械功率的超调和振荡。     

FESS抑制电力系统低频振荡的机理分析

对应用飞轮储能系统(FESS)抑制电力系统低频振荡的机理进行了研究.在推导了FESS简化动态模型的基础上,采用定子磁场定向控制策略,实现FESS有功、无功的解耦控制,并分别从物理意义、基于阻尼转矩分析(DTA)的理论分析和基于等面积的图解法分析三方面详细地分析了FESS阻尼电力系统低频振荡的机理.最后,以含FESS的单...     

水机电系统相互作用研究

给出水力系统大波动与小波动模型,推导出适合于电力系统分析的水力系统大波动模型差分化方程。在此基础上,仿真并分析了负荷对水机的影响以及不同水力系统模型对电力系统稳定的影响,认为应根据研究的不同侧重点采用不同的水击模型,为以后电力系统问题的分析提供参考。     

基于戴维南-诺顿等效的含分布式光伏发电系统的配电网仿真分析

对含有分布式光伏发电系统的配电网及其等效模型的研究已成为配电网稳定性研究的重要手段。分别对分布式光伏发电系统、含有旋转电机和恒阻抗负荷的综合负荷以及非线性负荷的控制方案、电磁暂态特性和旋转电机的机械特性进行分析和建模,并化简为统一形式的戴维南-诺顿等效模型。论述电力电子设备硬件等效和控制等效的一致性。通过MATLAB/Simulink仿真平台对改进的IEEE 13节点配电网的等效模型与详细模型进行对比,结果显示,等效模型与详细模型的输出拟合一致,具有较好的准确性。     

负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响.介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合.以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法.对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算.并列写出其详细表达式.在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势.并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证.计算结果与理论分析和仿真结果一致.     

负荷模型对电力系统动态稳定的影响

随着大区电网的互联,低频振荡在我国电力系统中已成为突出的问题.本文研究电力系统的负荷模型对电力系统动态稳定的影响.通过搭建单机无穷大系统,理论上研究送端负荷分别采用恒功率,恒电流及恒阻抗模型时,分析其与自动电压调节器及电力系统稳定器的相互作用对电力系统动态稳定的影响.通过对一个两区域四机系统的典型实例,利用PSD-BP...     

水轮机组与电网耦合对电网动态稳定的影响

电网多次发生水轮机组参与的功率低频振荡现象,产生机理不明,严重影响电网的安全稳定运行.本文以江西柘林水电厂为例,首先分析其水轮机组尾水管水压脉动情况以及对输出机械功率的影响,其次根据尾水管水力系统物理特性,建立考虑尾水管压力动态的水轮机组模型.采用时域仿真方法,探讨了水轮机组水力系统与电网之间的耦合作用,研究了水轮机组尾水管水压脉动对电网动态安全稳定的影响.仿真结果表明:当水轮机组尾水管水压脉动频率与其发电机所在电网中的自然振荡频率相同或接近时,有可能发生共振而引发电网的功率振荡,造成电网动态稳定的破坏.研究结果对分析电网低频振荡产生原因具有一定的参考价值.