多机系统超低频振荡分析与等值方法

实际电力系统中多次发生的超低频频率振荡在振荡形式及机理上与低频振荡存在显著区别。在多机系统中对超低频频率振荡问题进行了分析。超低频频率振荡中,所有发电机转速同调变化,系统频率整体振荡。提出一种适用于超低频频率振荡分析的系统等值方法,将多机系统等值为单机单负荷系统进行分析,提高计算效率。各发电机原动系统的阻尼转矩相互解耦,和电磁功率中的阻尼转矩加和后共同影响系统阻尼比。研究结果可为实际系统超低频频率振荡的分析与控制提供指导。     

基于统一频率模型的多死区环节对频率振荡影响的分析

电力系统频率振荡是近年来最受关注的频率稳定问题之一。调速器死区对于频率振荡的影响不可忽略,但是目前的研究方法仅能分析单一死区环节,缺乏对于多死区系统的分析方法。为了解决上述问题,文中根据描述函数法的原理,定义应用于非线性组合系统的扩展描述函数,能够定量描述含有多个非线性环节系统的输入、输出关系。然后,基于多调速器的统一频率模型,将配置不同死区的水电和火电机组的原动机和调速器等效为单一的扩展描述函数。在复平面上结合扩展描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹与发电机的奈奎斯特曲线,分析系统的稳定性。最后,根据 2条曲线出现交点的条件,计算出使系统产生频率振荡的扰动临界振幅。所提方法能够定量反映多个死区环节的幅值对频率振荡的影响,实际电网仿真验证了利用死区配置抑制超低频振荡的有效性。     

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。     

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.     

负荷模型对基于能量函数的扰动源溯源的影响研究

电力系统规划、运行、控制、设计都依赖仿真完成.仿真的准确度关系到电力系统的安金稳定运行,负荷模型对仿真结果的影响更是不容小视.针对基于能量函数的共振型低频振荡扰动源溯源方法,在仿真软件PSS_E环境下,选取了几种具有代表性的负荷模型,验证了能量函数法在不同负荷模型下的溯源效果,分析并讨论了负荷模型对基于能量函数的共振型低频振荡扰动源溯源的影响.     

基于能量函数的电网低频振荡及扰动源定位研究

由于电力系统稳定器在实际电网中的广泛配置,常规的离线小干扰计算分析已经难以得到负阻尼或弱阻尼的低频振荡模式.然而,实际系统中仍然频繁出现低频振荡现象,根据对大量事故的分析,发现多重扰动的发生以及周期性扰动源的存在都可能引发低频振荡.构造了基于联络线的能量函数,并将能量分解为振荡分量和准稳态分量,从而对多重扰动引起的系统低频振荡进行分析,以提供可供调度人员参考的动态安全信息;并将传统的支路势能分解为周期分量和非周期分量,利用非周期分量在网络中传播耗散的方向来实现周期性强迫扰动源的快速、准确定位.实际电网仿真算例验证了所提方法的有效性和可行性.     

电力系统稳定器影响频率振荡的机理及阻尼分析方法

频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。已有研究集中于发电机调速器和原动机环节的分析。电力系统稳定器也可用于抑制频率振荡。分析了发电机励磁系统影响频率振荡的机理,当负荷具有电压调节效应时,则发电机励磁系统通过影响负荷电压进而影响负荷功率,从而对频率振荡产生影响。给出了频率偏差通过电力系统稳定器、励磁、网络、负荷等环节影响电磁功率的过程,利用阻尼转矩法计算电磁功率阻尼系数并分析了电力系统稳定器的影响。提出了多机系统中不同发电机电力系统稳定器对频率振荡阻尼影响大小的评估方法,选择影响大的发电机进行参数优化可更加有效地提高频率振荡阻尼。利用IEEE的4机2区系统对分析结论进行了仿真验证。     

基于能量函数的强迫功率振荡扰动源定位

持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫功率振荡,其共振时的稳态表现形式与系统弱阻尼自由振荡非常相似。文中基于线性化的系统运动方程建立能量函数,分析了强迫功率振荡共振稳态时线性化系统中的能量转换特性,从能量变化的角度阐述了强迫功率振荡与系统弱阻尼自由振荡的区别。通过对2机系统的分析,阐述了借助系统中的能量转换特性识别强迫功率振荡扰动源所在位置的基本原理。基于结构保留的多机系统,将能量函数推广到关键支路和节点,以借助网络动态信息在线识别强迫功率振荡扰动源的大致方向或位置。4机2区系统和新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所提出的方法的有效性。     

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。     

能量变换器四机系统低频振荡控制方法研究

能量变换器是一种新型的可以直接与电网相连的高压发电装置,针对其多机并网以及在并网后的低频振荡的重要问题研究的较少.为了进一步了解能量变换器的运行特性,采用多频带电力系统稳定控制器的控制方式,对四机互联的能量变换器进行系统建模,分析了在故障情况下,发生弱阻尼形式的低频振荡,给出了发生振荡后的转子转速变化规律,探讨了能量变换器阻尼绕组对多机系统的影响,仿真分析了多频段电力系统稳定器的对低频振荡的抑制效果,并给出了自并励励磁系统的参数和多频段电力系统稳定控制器的选择方法.仿真结果表明,多频带电力系统稳定器对弱阻尼方式的低频振荡的控制效果明显优于转速变化量的控制方式.     

根据受扰轨迹识别电力系统主要振荡模式的信号能量法

弱联系的互联电力系统容易发生低频振荡已成为危及系统运行安全一个不容忽视的因素。根据系统受扰轨迹识别系统的主导振荡模式有重要意义。该文提出一种基于轨迹识别电力系统主要振荡模式的信号能量法，对单机无穷大系统，建立了受扰轨迹能量变化与振荡模式阻尼比之间的解析关系。通过构造与受扰轨迹在能量意义下等效的二阶系统，该方法也可用于识别多机系统的主导模式。由于所需的受扰轨迹既可取自于广域量测系统，也可通过仿真获得，该方法易于用来研究多机系统的主要振荡模式。运用信号能量法还可以识别不同时段主导振荡模式的变化。在单机对无穷大系统和EPRI-36节点8机系统算例中，证明所提方法的有效性。     

基于区域极点配置的电力系统低频振荡均匀阻尼控制

提出了电力系统低频振荡的均匀阻尼控制方法.首先分析了电力系统的阻尼特性和实现均匀阻尼控制的条件;然后利用均匀阻尼思想,以系统振荡模式阻尼均匀为目标,提出利用区域极点配置方法设计发电机附加励磁控制器以实现低频振荡的均匀阻尼控制,由于同时配置多个极点到垂直条状区域中,所以避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱,达到了多机系统的协调控制;最后以IEEE 4机11节点和新英格兰10机系统为例,并与精确极点配置法进行比较.仿真结果说明了此控制方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的抑制提供了新思路.     

电力系统振荡中心的暂态能量解析

根据结构保持的多机电力系统模型分析了电力系统大扰动后暂态能量在网络中的分布特性,重点研究了故障后系统振荡中心处暂态能量的变化规律,在单机系统中给出了证明,并在多机系统中进行了仿真验算.研究结果表明:随着系统稳定程度的恶化,系统的振荡中心附近是故障后暂态能量冲击最严重的区域,系统沿振荡中心所处的割集"撕裂".     

电网中强迫共振型低频振荡源的自动确定方法

针对广域测量系统采集的有效值数据难以准确反映电网动态特征的缺陷,提出了一种新型采集数据方式。根据低频振荡扰动行波在电网中传播的特点,利用多点测量数据波形相关函数来确定低频振荡扰动源位置,具体作法是:位于电网中不同地点的测量单元将测得的每周期内电压最大值及其对应时刻的数据发送到电网监控中心;在监控中心利用Hermite函数提取各测点的低频振荡扰动变量,利用定义的顺序相关函数提取低频振荡扰动行波通过各相邻测点间的时差和先后次序;利用各测点间已知的线路长度计算扰动行波波速并确定低频振荡扰动源的位置。通过一个7机无穷大系统模型的仿真分析,验证了该方法的正确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速确定电网中低频扰动源的位置;而且所需的采样测量单元数量少,能够节省投资。     

基于小干扰稳定分析的电力系统稳定器配置研究

鉴于小干扰稳定在现代电力系统中的重要地位,在对系统进行建模、仿真、计算的基础上,得到系统振荡模式的特征值、阻尼比、频率和机电回路比,并通过对多机系统的计算分析,研究电力系统稳定器（PSS）的配置策略对低频振荡的抑制作用,从而得出对电力系统小干扰稳定性能的改进办法。     

电力系统振荡动静态网络分析及功率传输特性EI北大核心CSCD

以同步发电机为主的传统电力系统发生低频振荡时,通常采用机电暂态模型来分析与计算,网络使用准稳态模型,潮流关系满足代数方程。但对于其次同步振荡或者电力电子化电力系统宽频振荡时,通常采用电磁暂态模型来分析与计算,网络使用动态模型,潮流关系满足微分方程。文中针对电力系统小扰动失稳后的一般化统一振荡形式,建立以传统电力系统中的同步发电机和电力电子化电力系统中的电压源型变换器为代表的发电设备外部特性的统一描述形式。推导动态和静态网络描述的功率特性方程,建立功率与振荡频率依赖关系的物理图像,发现其可被划分为低频区(10Hz以下)、谐振区(10~200Hz)和高频区(200Hz以上),证明了低频振荡时静态网络描述的适用性,而对于次同步振荡和高频振荡,网络则须使用详细的电磁暂态模型。推导结果在两机系统和多机系统中得到仿真验证。     

基于能量变化率的电力系统低频振荡预警研究

电力系统低频振荡是影响电网安全稳定的重要问题,迅速发展的广域测量系统（WAMS）为低频振荡的预警研究提供了契机。文章从能量角度出发,详细分析了不平衡能量变化率与低频振荡幅度之间的关系,从而提出1种分析低频振荡的新方法。该方法能够简单快速地判断扰动是否会引起增幅低频振荡,并且及时给出预警。在四机两区域系统中进行仿真计算,结果验证了该方法的有效性。     

电力系统低频振荡中的内共振现象研究

内共振是非线性多自由度系统自由振荡的种重要现象。基于内共振机理分析了电力系统低频振荡中的非线性因素影响和模式间的非线性相互作用。系统方程中的非线性项使得模式之间不能完全解耦,存在非线性相互作用,当频率关系合适时,非线性项使得被影响模式发生强迫振荡。电力系统低频振荡分析中要主要关注1:2和1:1内共振,并分析了电力系统中内共振发生的条件。仿真了内共振的具体算例,验证了所提出的内共振条件。内共振导致不同振荡模式间出现很强的非线性相互作用,使得系统的动态行为和线性化系统模态分析的结果存在很大差异,为电力系统中弱阻尼局部模式引发区间振荡等非线性特殊现象的分析提供了种新的机理和思路。     

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。     

光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响分析

为了研究光伏电站接入对多机电力系统低频振荡的影响,综合考虑并网光伏电站的动态模型,详细推导并建立了含光伏电站的多机系统状态方程及其线性化模型。在此基础上,选取两区四机系统作为分析案例,采用模式分析法,针对光伏电站接入后系统转动惯量改变和转动惯量保持不变两种典型分析场景,研究不同接入点及不同渗透率情况下光伏并网对于电力系统低频振荡的影响,并通过时域仿真法验证了模式分析的正确性。仿真结果表明:光伏电站不会产生新的低频振荡模式。在转动惯量改变和保持不变的两种场景下,光伏电站的接入对于系统低频振荡的影响存在显著差异,取决于其接入位置与接入容量。最后,通过特征值灵敏度分析,验证了光伏电站不同接入位置、接入容量对于区间低频振荡模式的影响。