利用暂态能量流的超低频振荡在线分析与紧急控制方法

发电机原动系统阻尼转矩系数为负是导致超低频频率振荡的重要原因,退出负阻尼机组的一次调频可增加系统阻尼平息振荡,因此紧急控制的关键是在线评估机组原动系统阻尼。文中提出了利用暂态能量流的超低频频率振荡在线分析与紧急控制方法,将低频振荡分析中的暂态能量流法拓展应用至超低频频率振荡分析,证明了能量流法与阻尼转矩法在分析原动系统阻尼时的一致性,根据现有广域测量系统数据情况,提出了原动系统阻尼转矩系数的在线评估方法,以及超低频频率振荡紧急控制的流程。仿真结果验证了文中方法的有效性,为超低频频率振荡的在线防控提供了技术手段。     

汽轮发电机参数对电力系统阻尼的影响

基于小信号分析理论,构建了用于电力系统次同步振荡和低频振荡分析的统一系统线性化模型,并进行了适当简化,主要包含轴系、汽轮机及其调速系统、发电机及其励磁系统和输电线路模型,并采用复转矩系数法对机械阻尼和电气阻尼特性进行了分析。不同参数配置对系统阻尼的影响不同,重点考虑了调速系统参数(油动机行程反馈时间常数T_2、调速器转速前馈系数K_2、汽轮机高压容积时间常数T_(cs)及再热器蒸汽容积时间常数T_(rhs))和电气参数对系统阻尼的影响。结果表明:调速系统参数对系统阻尼的影响主要集中在低频段内,并会提供较大的负阻尼;而电气参数对系统阻尼的影响则主要在次同步频段内。研究结果可为电力系统低频振荡和次同步振荡的抑制提供依据。     

多机系统复转矩系数分析及PSS参数计算

针对电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡所基于的阻尼转矩概念,为将阻尼转矩的概念推广应用到多机系统中,提出一个把多机系统中的区域间振荡简化为一个两机系统模型,在两机模型中应用复转矩系数法的研究方法,说明基于单机无穷大系统的复转矩系数法推广应用到多机系统中的意义和合理性,推导基于两机模型的PSS补偿角度计算方法,并且通过比较说明该方法的计算结果与基于单机无穷大模型的计算结果存在差异。     

双馈风电机组运行转速对其轴系振荡影响机理的复转矩分析

为探讨风电机组轴系振荡这一问题,推导出了双馈风电机组电磁、机械耦合支路的传递函数,首次建立了完全反映双质量块动态特性的轴系振荡复转矩分析模型,得到轴系振荡同步转矩系数及阻尼转矩系数的表达式,并进一步分析了该系数随风电机组不同运行转速的变化规律,揭示了风电机组在最大风功率跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制模式下运行转速对其轴系振荡模式的作用机理。最后,通过特征值分析和时域仿真分析验证了所建模型及分析结果的准确性。     

改进的机电模式特征根的快速估算法及其应用

现有的机电模式特征根快速估算方法在计算过程中忽略了系统电阻和系统状态矩阵的不对称性,因此会给计算结果带来一定的误差,尤其是对于一些弱阻尼关键模式,这些误差可能决定着系统的稳定性。为此,首先利用振动理论中的复模态分析重新推导出了系统矩阵不对称时特征根实部的解析表达式,然后利用复转矩系数法把励磁系统和控制器对于低频振荡的影响用等值阻尼系数来表示,最后将计算结果带入特征根实部的解析表达式便可以快速估算出机电模式特征根。在此基础上用该算法得出了均匀阻尼电力系统的性质并提出了多机系统均匀阻尼分散协调控制的设想。最后以新英格兰10机系统和某24机实际系统为例说明了改进算法的有效性。     

发电机模型对次同步振荡阻尼特性分析的影响

忽略发电机1D绕组、1Q和2Q绕组及考虑磁饱和时,利用特征值分析法和复转矩系数法计算了发电机组在次同步频率范围内的电气阻尼特性曲线和特征值,分析了发电机模型对交直流并列运行系统次同步振荡(SSO)阻尼特性的影响。研究表明忽略发电机D绕组对分析系统SSO发生的趋势几乎无影响,但忽略发电机Q绕组和磁饱和则在研究发电机组SSO阻尼特性时发生谐振的频率范围加大,利于采取抑制SSO的措施。     

含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼协同控制方法

大规模新能源接入电网增加了弱阻尼振荡模式被激发的风险。首先,考虑同步发电机和光伏的动态特性,建立了详细的小信号模型,分析了光伏对低频振荡模式的影响,提出了含光伏电站的电力系统低频振荡广域阻尼控制架构,实现光伏-同步机协调阻尼控制;然后,以特征值分析结果为依据,提出了广域阻尼控制参数的优化模型,并对控制参数进行优化整定;最后,在PSCAD/EMTDC平台中搭建了含光伏电站的四机两区域系统电磁暂态仿真模型,验证了所提广域阻尼控制方法的有效性。     

基于并联电压源型换流器的次同步振荡抑制策略研究

基于电力电子装置的次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)抑制措施能够快速有效地消除火电机组的次同步振荡问题。该文基于复转矩系数法的原理,推导和分析了采用并联电压源型换流器(voltage source converter,VSC)阻尼和阻断次同步振荡的机理,并提出了一种阻尼与阻断相结合的次同步振荡抑制策略。针对实际工程中存在的次同步振荡问题,构建了实际系统的电磁暂态仿真模型,对所提出的方法进行了仿真验证。仿真结果表明,与以往抑制策略相比,所提出的抑制策略的抑制效果更加有效。     

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。     

基于复转矩系数法的双馈风电机组阻尼转矩建模

为研究转子侧变流器及其控制系统对双馈风电机组阻尼的影响机理，考虑机械转矩、电磁转矩、暂态电势、转子侧变流器控制、电压控制以及角度偏移等环节，构建小干扰状态下机组动态模型；然后基于复转矩系数法，推导双馈风电机组阻尼转矩和同步转矩表达式，得到阻尼转矩与机组振荡频率、风速、机组机械参数、电气参数及控制系统参数有关，转子侧变流器内环、外环控制参数之间相互耦合，共同影响机组的阻尼；最后，通过仿真对所建数学模型进行验证。仿真验证结果表明：在不同振荡频率下，所建模型均具有适用性。     

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.     

基于直观线性化模型的同步发电机电磁力矩解析

含阻尼绕组同步发电机电磁力矩系数的传统算式忽略直轴阻尼绕组与励磁绕组的互感,且不考虑自动励磁调节(AVR)的作用。为提高电磁力矩系数计算的准确性,细化关于AVR和阻尼绕组对机组稳定性影响的认识,基于计及阻尼绕组作用的c1-c12模型,采用微振荡法建立了计及AVR以及直轴阻尼绕组与励磁绕组互感的同步发电机电磁力矩系数表达式。基于这些表达式,按是否与AVR有关,将电磁力矩划分为固有分量和受控分量,对交、直轴阻尼绕组,励磁调节主通道等对机组同步能力特别是阻尼能力的影响以及低频振荡的机理进行了详细分析。分析表明,AVR总是削弱机组阻尼;在AVR作用下,交轴阻尼绕组的阻尼作用得到增强,而直轴阻尼绕组反而可能提供负阻尼;外部电抗和有功负载的增大导致固有阻尼能力下降;AVR削弱阻尼的强度不仅与其增益有关,而且随着固有阻尼能力的下降而增强。根据c1-c12模型与Phillips-Heffronk1-k6模型下阻尼力矩系数之差,给出了k1-k6模型等效阻尼系数算式。     

基于Prony分析的多机系统电磁转矩系数计算

同步转矩及阻尼转矩是两个在动态稳定研究中广泛应用的概念,它们对于电力系统低频振荡分析尤为重要。文章首先分析了现有的发电机电磁转矩系数算法,指出该算法在多种低阻尼的低频振荡模式并存的系统中会失效。然后提出了新的基于Prony分析的多机系统电磁转矩系数算法,新算法不仅继承了原有算法不依赖于具体模型和参数的优点,而且克服了原有算法的缺点。最后,借助新算法揭示了电磁转矩分析与分岔分析之间的联系,给出了对于阻尼转矩更深刻的认识。     

电力系统稳定器相位补偿准确度探究

随着现代电力系统互联低频振荡问题愈发突出,电力系统稳定器广泛应用于抑制振荡。PSS的传统理论是负阻尼机理,以Philips-Heffron模型为基础,通过为系统提供增加阻尼转矩提高系统稳定性。理论上。相位滞后角度可通过计算从PSS输入点到暂态电势间传递函数的相位差来确定,实际常用机端电压代替暂态电势。这能否保证其在各种工况和振荡模式下相位补偿的准确度是值得讨论的。从机理上探究PSS作用,推导了机端电压和暂态电势间传递函数,并分别讨论了参考电压扰动、状态变量初始值和机械功率扰动对上述相位关系的影响,有助于解决现阶段PSS运行存在的问题。     

风电采用MGP并网的小干扰建模和阻尼特性

针对高比例新能源给电网带来的低惯量和弱阻尼问题,提出新能源同步机的并网方式,即新能源驱动同步电动机—同步发电机(MGP)后并网。详细阐述了MGP的小干扰建模方法。首先,分析MGP的功角关系并考虑励磁系统动态,建立包含自动电压调节器和电力系统稳定器的小干扰模型,指出MGP存在阻尼转矩叠加效应。然后,考虑双馈风机状态变量,建立其与MGP对接的完整的小干扰状态方程。在此基础上,推导了基于K系数的动态特性和转矩分量表示法,揭示MGP的阻尼转矩叠加效应的本质是双励磁耦合特性。最后,基于模型建立单机无穷大算例,对比了MGP和传统机组的小干扰稳定特性;在双馈风机采用传统和MGP两种并网方式下,研究了双励磁耦合特性对风机主导的振荡模态的影响。结果表明,提出的小干扰建模方法可以准确反映MGP系统的双励磁耦合特性,该特性能够有效提升阻尼转矩分量和改善系统振荡模态。     

并网双馈感应风电系统轴系振荡特性

在风速突变及电网短路故障等外界扰动下,并网双馈感应发电机(DFIG)风电系统将表现出传动轴系的振荡,由此引起输出功率的振荡,这将可能导致与该风电系统强耦合的电力网络产生低频振荡,降低DFIG风电系统本身及其所并电网的安全稳定运行能力。针对DFIG风电系统轴系振荡的阻尼特性,采用电磁阻尼转矩分析方法,对常用控制模式下DFIG电磁转矩对轴系阻尼的作用机理进行推导,以此为基础,详细分析风速、发电机参数以及系统控制参数对该作用行为的影响规律,为系统振荡阻尼控制器的设计及其优化奠定理论基础。最后,利用DIg SILENT/Power Factory仿真平台建模并进行了相关仿真证明。     

计及虚拟惯量与下垂控制的风火耦合系统小扰动稳定分析

风火耦合系统在我国北方电网中普遍存在。为了构建电网友好型风电场,主动频率支撑控制被引入风电功率外环,然而该控制可能会影响耦合系统的稳定特性。已有研究主要关注主动频率支撑控制对火电机组主导的机电振荡特性的影响,对风电机组主导的次同步振荡特性影响的研究不多。基于此,建立考虑主动频率支撑控制的风火耦合系统模型,分析在不同风电渗透率和不同锁相环阻尼系数下主动频率支撑控制对耦合系统中火电机组主导的机电振荡模态以及风电机组中锁相环主导的次同步振荡模态的影响,确定耦合系统中锁相环主导的次同步振荡模态的主要影响因素。为了探究主动频率支撑控制影响锁相环主导的次同步振荡的失稳机理,推导了耦合系统计及主动频率支撑控制时锁相环小扰动等效模型,通过复转矩法分析了主动频率支撑控制对锁相环主导的次同步振荡模态的影响。通过时域仿真验证了主动频率支撑控制参数对耦合系统稳定性的影响。     

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。