电力系统强迫功率振荡分析

电力系统中持续的周期性小扰动可能引起联络线的大幅度强迫功率振荡。本文通过特征分析方法，阐明了电力系统强迫功率振荡的机理，指出了这类强迫功率振荡与负阻尼低频振荡的不同，并介绍了１９９４年４月２６日南方互联电力系统“４．２６”事故的仿真结果。     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

多机电力系统强迫功率振荡稳态响应特性分析

采用复模态叠加方法推导了多机电力系统强迫功率振荡的稳态响应,分析了多机电力系统强迫功率振荡发生共振的条件及其振荡大小的主要影响因素.通过讨论多机弱阻尼系统共振情况下强迫功率振荡稳态响应与传统的负阻尼低频振荡响应的相似和不同之处,阐述了对多机系统强迫功率振荡稳态响应特性的一些基本认识,有助于更好地理解强迫功率振荡理论及其振荡分布特性.分别通过2区4机系统和新英格兰10机39节点系统的仿真分析对这些特性进行了验证.     

由风力发电引起的电力系统强迫功率振荡

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡,建立了风力发电机组模型,仿真分析了计及风电场接入电网时风速扰动引起系统传输功率的振荡的情况,结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统功率振荡的固有频率时,会引起大幅度的功率振荡.且随着风速扰动幅值的增大,系统功率振荡的幅值也增大.     

基于支路势能的电力系统强迫功率振荡特性分析

我国电网已经发展成为规模庞大的交直流混联大电网,电网规模扩大的同时意味着电力系统中不稳定因素的增加,我国电网中发生了多次功率振荡事件并且呈现出新的振荡特性,但是根据负阻尼转矩机理却无法解释这类振荡产生的原因,研究表明强迫振荡源的存在是该类振荡产生的根本原因.根据电力系统自身的能量结构构建支路势能函数,通过发生强迫功率振荡过程中系统能量在系统中的分布情况研究强迫功率振荡的振荡特征,仿真结果验证了该方法的实用性和有效性.     

多机电力系统的强迫功率振荡特性研究

推导了多机电力系统强迫功率振荡近似稳态响应的表达式,在此基础上应用左右特征向量和参与因子等参数对多机系统发生强迫功率振荡时的振荡分布特性、扰动源位置对系统响应的影响等问题进行了分析。介绍了应用电力系统仿真软件DIgSILENT进行电力系统小干扰稳定性分析的一般方法。通过对4机2区系统的仿真分析对多机系统强迫功率振荡特性进行验证并与负阻尼和弱阻尼振荡进行比较,有助于更加深入地认识电力系统强迫功率振荡。     

基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

电力系统强迫功率振荡研究综述

电力系统强迫功率振荡理论的提出很好地弥补了负阻尼低频振荡理论在解释某些起因不明低频振荡事故中的不足,是对低频振荡理论研究的有力补充。本文从强迫功率振荡的基础理论、激发原因、扰动源定位以及治理方法等方面较为系统地总结了其现有的研究成果,在此基础上对电力系统强迫功率振荡的研究方向做了进一步探讨。     

电力系统强迫功率振荡实例及机理分析

介绍了某地区电网发生的2次功率低频振荡事件,阐述了振荡机理,提出了解决方案。通过相量测量单元波形分析总结了其基本特征,用单机无穷大系统进行了理论计算,同时根据故障场景开展了PSD-BPA时域仿真,证明了2次事件均属于强迫低频振荡。根据2次振荡事件中汽轮机调门流量特性等特点,结合现场试验,证实油动机的抖动是造成功率振荡的扰动源。对调门流量特性的相关参数进行了优化,修正了拐点处的流量特性,避免了类似强迫低频振荡事件的再次发生。     

基于能量机理的强迫功率振荡特性分析

使用能量函数法可以有效定位强迫功率振荡的扰动源。基于传统理论方法的能量函数,只能反映势能在电力系统中的传播和分布特性,无法说明扰动源发电机如何产生向外输出的势能。从发电机功角特性公式出发,考虑更多变量的影响,对能量函数重新进行推导,分析了扰动源发电机和非扰动源发电机相关变量的幅值相角关系,提出了一种能够解释扰动源发电机如何产生向外输出的势能及非扰动源发电机不产生向外输出势能的分析方法。在多母线双机对称系统上对提出的方法进行了仿真,分析了势能恒定分量在发电机、变压器和输电线路上的分布特性。仿真结果验证了所提分析方法的有效性。     

负阻尼和强迫功率振荡的特征分析与区分方法

电力系统中的功率振荡根据其产生机理的不同可以分为负阻尼振荡和强迫功率振荡。虽然这两种功率振荡形式比较接近,但对其采用的控制措施却完全不同。因此如何根据广域测量系统的实时数据来区分功率振荡的类型成为了采取合适措施抑制功率振荡的前提条件。基于此,以支持向量机方法作为工具,提出了一种通过辨识实时功率振荡曲线来区分其振荡性质的实用方法。针对2种功率振荡的起因与特点,该方法采用希尔伯特-黄变换求取振荡曲线主导模式的包络线,并在该包络线上等间距选取100个采样点作为样本对支持向量机的神经网络进行训练和测试。以16机68节点系统功率振荡仿真曲线为训练样本,训练得到了用于功率振荡类型区分的支持向量机模型。并将其应用于16机68节点系统和实际大规模区域电网的振荡类型区分,分析结果表明所提方法能够准确地区分振荡类型,具有工程实际应用价值。     

类噪声环境下基于滑动相干谱的强迫振荡检测方法研究

电力系统中时刻存在负荷投切等环境激励,使得系统响应表现为类似噪声的小幅波动。如果强迫功率振荡的幅值较小,很容易淹没在类噪声信号中。本文推导了类噪声环境下电力系统强迫功率振荡解析表达式,从数学角度阐释了类噪声环境下强迫振荡的机理特性。在深入分析类噪声环境下小幅强迫振荡频谱特征的基础上,提出了基于滑动相干谱法(SCM)的小幅强迫功率振荡检测方法。首先采集得到两组发电机有功功率类噪声响应数据,计算得到对应的自功率谱密度和互功率谱密度,从而计算得到两组数据的幅值平方相干函数值,进而通过对所得幅值平方相干函数值的量化比较,检测出淹没在类噪声信号中的小幅强迫功率振荡。IEEE 4机2区域系统和16机68节点系统验证了所提检测方法的可行性及有效性。     

电力系统低频振荡实时控制

低频振荡实时控制方法将小干扰稳定在线控制策略或设定的离线策略应用于控制实际发生的低频振荡。通过小干扰稳定计算得到电网的弱阻尼模式,分别计算将各弱阻尼模式的阻尼提高到不同档位的控制措施。在电网发生低频振荡时进行在线分析,采用实测主导模式的频率筛选出候选的模式集,根据振荡中心的信息在小干扰稳定性分析中对设备进行分群,并根据设备分群信息确定与实测主导模式对应的模式,根据实测主导模式阻尼与临界安全阻尼门槛值的差值确定对应的小干扰稳定计算得到的控制措施。若没有与实测主导模式对应的模式,则从离线策略表获取辅助决策信息。最后通过自动发电控制(AGC)系统或调度员命令实施相应的控制策略。     

电力系统振荡对三相故障距离继电器影响的分析及对策

针对发生对称性故障、系统振荡以及振荡中再故障三方面分析了三相故障距离继电器的动作性能;重点分析研究了在系统振荡再故障的情况下该继电器的动作特性,分析发现该继电器在此种情况下可能发生拒动;在此基础上提出了改进措施,引入了振荡再故障判断元件来启动姆欧继电器,有效提高了保护的可靠性。PSCAD仿真验证了理论分析的正确性以及所提方案的有效性。     

风电参与的电力系统次同步振荡机理研究综述和展望

风电参与的新型次同步振荡事故频发,严重影响了新能源电力系统的安全稳定运行。结合次同步振荡所对应的数学动力学模型、轨线特征,分析归纳风电参与的电力系统次同步振荡的机理分类,即负阻尼振荡、强迫振荡、切换型振荡和其他复杂振荡,并从参数变化角度给出对应的分岔类型;进一步地,基于上述风电参与的新型次同步振荡机理分类,分别阐述对应上述机理的分析方法研究现状;最后,针对目前研究较少的风电参与的切换型次同步振荡,从分段光滑模型及其动力学机理、非光滑分岔分析方法、物理特性、实测验证等角度,给出其研究展望。     

负荷波动对强迫振荡扰动源定位的影响

持续的周期性小扰动容易引发电力系统的强迫功率振荡,因此准确定位扰动源对提高电网的稳定性具有重要意义。基于此,本文在能量函数法的基础上研究了负荷波动对扰动源定位的影响。在单机无穷大模型基础上推导了计及持续增长负荷的能量函数表达式,并以四机两区系统进行验证,研究结果表明,负荷增加、减小都会影响系统势能的分布,势能变化为正的机组有可能变负,从而影响扰动源定位的准确性;负荷波动对扰动源定位的影响取决于负荷波动导致能量消耗的大小;负荷节点与扰动源所在机组的电气距离越近,负荷变动对扰动源定位产生的影响越大。     

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...     

Modified power-to-current measurement transformation for power system state estimation

A state estimation method is presented, which is based on the measurement transformation approach. In this approach, a set of power measurements is transformed into a set of adequate currents. The method is analysed in detail and some modifications, which should improve the statistical properties of the estimator, are proposed. The necessity for modifications is proved both analytically and computationally. The paper also contains results of the simulation studies made on the Polish power system, in which the modified method was compared with some other state estimation methods.