热工控制系统原因引发机组功率振荡的机理探讨及防控措施

针对近年国内上网发电机组频繁出现热工控制系统原因引起机组功率振荡,继而引发电网低频功率振荡事件,对发电机组热工控制系统有可能引起机组功率振荡的各种影响因素进行机理分析和研究,结合一些由于机组原因引发电网功率振荡的事例,分析了各种可能引起机组功率振荡的原因,提出发电机组热工控制系统在运行维护和开展相关涉网试验过程中需要注意的事项以及机组功率振荡的防控措施。     

机组引发低频振荡的传播特性分析及定位研究

发电机组引发的低频振荡在电网中频繁发生,针对均匀链式系统,推导了机组引发的低频功率振荡在电网中的传播特性。振荡源所在机组的功率波动相位最超前,距离振荡源电气距离越远机组功率波动相位越滞后。在此基础上,提出应用广域测量系统(WAMS)的实测数据分析发电机电磁功率波动的相位关系来进行低频振荡源的快速准确定位。时域仿真和电网实测数据分析结果,验证了低频振荡传播特性分析的正确性以及低频振荡源定位方法的可行性。     

一次调频试验引发低频振荡实例及机理分析 徐衍会

介绍了某电厂汽轮发电机组一次调频试验导致电网发生低频功率振荡的事件,分析了振荡产生的机理,提出了防止该类振荡发生的措施。根据广域测量系统记录的振荡波形分析了此次低频振荡的基本特征,应用PSCAD/EMTDC仿真重现了一次调频引发低频振荡的过程;探讨了确定低频振荡属于负阻尼还是共振机理的原则,结合不同汽轮机控制方式和参数下的阻尼特性,确定了本次低频振荡的原因是汽轮机控制系统参数设置不当,导致一次调频投入情况下系统总阻尼为负值;为防止该类振荡的发生,需要合理设置一次调频控制系统参数。     

一起区域外机组引发的低频振荡对广东电网的影响

低频振荡具有影响范围广、破坏性大的特点,直接影响电网的安全稳定运行,为此结合"7·6"贵州水电机组引发低频振荡事件,分析低频振荡对广东电网造成的影响,并通过仿真对振荡进行了复现。电网结构薄弱地区安全裕度较低,阻尼水平与电压密切相关,一旦电压控制不当,极易引发系统功率振荡。在弱阻尼区域采取合理有效的电压控制措施尤为关键,在实际运行中,要严格进行电压调控,加强自动电压控制的整定和投退管理,合理调控系统运行阻尼,保证系统阻尼满足安全稳定要求。     

小机组调速系统引起的华中电网低频功率振荡分析

本文综合分析了第二汽车制造厂自各电厂2号机组多次引起的华中电网大面积低频功率振荡现象。分析结果证明了这些低频振荡是电网本身固有的弱阻尼低频振荡模式决定的,而维持低频振荡的直接原因是第二汽车制造厂自备电厂2号机组调速系统参与了低频振荡,它提供的负阻尼转矩使得固有的弱阻尼低频振荡模式被激发起来之后无法衰减。     

采用调速器附加阻尼控制抑制异步后云南电网超低频振荡

综述调速器引发低频振荡的作用机理以及调速器附加阻尼控制的研究现状,详细分析了水电机组调速器的负阻尼作用原理,针对云南水电机组研究和设计了一种调速器附加阻尼控制器结构,采用了时域仿真法对异步后云南电网的超低频振荡进行了仿真比对,结果表明在云南电网部分水电机组调速器上加装GPSS可显著提升电网抑制超低频振荡能力,并能有效地解决云南水电机组调节的稳定性与快速性之间的协调问题。     

"9.1"内蒙古西部电网振荡的仿真研究

内蒙古西部电网于2005年9月1日发生了3次相对华北主网的振荡。笔者采用在电网不同地点施加周期性冲击负荷的方法计算电网的动态响应,分析线路的功率摇摆情况,将计算结果与华北电网同步相量测量单元的测量结果和现场故障录波结果进行比较,初步确定了振荡引发地点,并通过时域稳定计算和频域仿真计算分析出振荡发生的原因和性质,即:振荡发生前万家寨电厂机组对系统振荡模式的阻尼已经较弱,随着电厂有功出力的增加或无功出力的减少,该振荡模式的阻尼进一步降低,引发了万家寨电厂机组对系统的低频同步振荡,由此造成蒙西电网对华北主网的功率振荡。     

面向低频振荡分析的直驱风电机组阻尼转矩建模

针对直驱风电机组直流电压环和锁相环失稳问题,基于直驱风电机组电流源型线性化模型,分析了电网强度、直流电容输入功率以及控制参数对直驱风电机组稳定性的影响;建立了适用于直流电压环和锁相环稳定性分析的电流源型阻尼转矩模型,通过阻尼转矩法揭示了直驱风电机组失稳机理;进一步地将阻尼转矩法拓展至多机并联系统。研究结果表明：电网强度的减小、直流电容输入功率的增加、控制参数(直流电压环比例参数、锁相环比例参数)的减小会降低直驱风电机组低频振荡模式(直流电压环模式、锁相环模式)的阻尼系数,当阻尼系数小于0时,该模式下系统失稳,表现为直驱风电机组发生低频振荡。     

大型水电机组强迫振荡机理分析及试验研究

介绍了700 MW水轮发电机组电力系统强迫功率低频振荡产生的机理,阐述了强迫振荡与负阻尼机理低频振荡的相同点与本质区别,从理论上分析验证了电力系统稳定器对各频段强迫功率低频振荡的不同抑制效果和局限性,并首次在大型水电机组上得到了试验验证。立足于工程实践应用,在强迫振荡的监测辨识和抑制领域提出了新的分析思路和处理措施,保障了电力系统的稳定运行。     

一起机组低频功率振荡的调查与分析

通过对三水恒益电厂2号机组因一次调频引发的机组与电网低频功率振荡现象进行调查,以单机无穷大系统为例,采用发电机二阶经典模型分析机组低频功率振荡的共振机理,重新正确设置一次调频逻辑并进行试验研究,从共振机理的角度揭示出,在机组参与电网调频并产生持续小扰动,当扰动频率与电力系统自振频率接近时,会激发机组与电网产生持续的、幅度较大的振荡。针对此,提出了相应的改进措施。     

甘肃陇南地区早成线低频振荡分析

对甘肃陇南地区早成线出现的低频振荡现象进行了描述,基于电力系统综合分析程序对陇南电网进行了小干扰计算,通过对比不同运行情况下电力系统稳定器投入和退出小干扰计算结果,得出结论:若发电机机组的PSS参数设置不合理,不仅起不到抑制低频振荡的作用,反而会进一步削减系统的阻尼,使系统更容易发生低频振荡。建议位于网架变化较大电网的发电机组,重新进行发电机组的参数测试,并进行系统联调试验,得出最佳的电力系统稳定器参数,保证电网安全稳定运行。     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

基于牵引负荷扰动的在线阻尼监测方法及其应用

牵引负荷具有功率瞬时阶跃冲击的特性,会在接入电网中激发邻近发电机组参与的小幅振荡。利用牵引负荷地理分布广、扰动时间固定的特点,可以实现电网易激发模式阻尼的在线监测。文中首先基于数据采集与监控(SCADA)实测数据分析了牵引负荷阶跃扰动的特点,然后基于单机无穷大系统和多机系统分析了牵引负荷阶跃冲击引发机组自由振荡的机理和主要影响因素,并给出了利用该自由振荡响应进行系统模式阻尼在线监测的实施步骤。最后以实际河南电网为例,进行监测机组选择,通过牵引负荷扰动SCADA实测量和观测机组振荡的相量测量单元(PMU)实测量间的对应和辨识,实现了基于牵引负荷冲击响应在线监测系统模式阻尼。     

水轮发电机组低频振荡机理与稳定特性

为深入探究水轮发电机组低频振荡机理,揭示系统稳定性规律,本文利用压力引水管道弹性模型、调速器模型和三阶发电机模型,建立水轮发电机组非线性数学模型。通过数值模拟来验证所建水轮发电机组模型与实际系统的一致性和正确性。进一步地,根据水轮发电机组阻尼特性,优化PID参数,系统分析了随调速器参数变化水轮发电机组的低频振荡机理及稳定特性。此外,为了定量探究关键参数对系统稳定性的影响规律,对处于稳定振荡模式下的系统进行阻尼灵敏度分析,得到了对系统稳定性影响较为显著的关键参数。研究成果为机组稳定运行提供理论依据和技术支撑。     

永磁直驱风电机组对系统功率振荡的阻尼控制

风电机组若具备常规发电机组对系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。本文首先分析了电网扰动时引起永磁直驱风电机组全功率变流器直流侧电压波动的原因,并提出了抑制直流电压波动的解决方案,以保证风电机组在稳定运行的前提下能快速对电网提供功率支持。其次,分别分析了永磁直驱风电机组通过有功、无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于有功、无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅能够提高永磁直驱风电机组的故障穿越能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,改善系统的阻尼特性。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

超低频振荡主导机组的在线监控方法

电网超低频振荡是由于水电机组机械转矩负阻尼导致一次调频控制过程不稳定引起的,而实际运行中,现有监测系统不能监测机组的机械功率,导致运行人员无法识别超低频振荡主导机组,无法快速平息振荡。文中分析机械转矩与电磁转矩阻尼特性的关系,提出了一种机械转矩阻尼的在线评估方法,实现超低频振荡主导机组的在线辨识,并退出其一次调频,抑制频率振荡。仿真结果及实际PMU录波曲线验证了文中方法的有效性,为超低频振荡的在线控制提供了有效技术手段。     

超低频振荡的机炉功率源动态特性分析

已有研究表明,机组机械功率的振荡频率若接近电力系统固有振荡频率,可引起强迫式低频振荡。考虑锅炉、汽轮机模型以及4种机炉协调控制方式,分析了机炉系统在机端电功率扰动下输出机械功率的阻尼及动态特性。研究发现,由于机炉协调控制的功率反馈通道在电网侧扰动后变成了前馈通道,导致机炉系统的机械功率阻尼降低,振幅变大;在超低频频带内,典型模型的4种机炉协调控制都存在共振频率,且振幅比都大于2。研究证实了火电厂热力系统可作为电力系统超低频振荡的功率来源,对超低频振荡的原因分析和抑制方法研究具有实际意义。     

超低频振荡机理分析及水轮机调速系统参数优化

近年来国内外电网发生了多起超低频振荡事件,相关研究发现,超低频振荡发生的主要原因是由于水轮机调速系统在超低频段呈现明显的负阻尼。为此,在建立单机系统模型的基础上,对单机系统闭环传递函数特征方程的分析表明在比例参数与积分参数比值过小时,会发生超低频振荡;进而,对水轮机调速器阻尼特性分析进一步说明比例参数与积分参数的比值过小会引起阻尼转矩系数过小,造成调速系统向系统提供负阻尼,而引发超低频振荡。从而从机理上解释了引发超低频振荡的内在原因。接着,针对单机系统,提出一种基于水轮机调速系统控制参数的最优PID参数整定方法,此方法在抑制超低频振荡的同时,兼备调速系统的调节性能,并且,通过与粒子群算法的对比,表明此优化方法的有效性和优越性。最后,在四机两区系统中验证了优化调速系统PID参数增加系统正阻尼以抑制超低频振荡的有效性。     

百色—兴义区域互联电网低频振荡模式分析及抑制措施

针对百色—兴义区域互联电网出现的低频振荡问题,利用特征值分析法分析了该区域互联电网的低频振荡模式,并计算出与低频振荡模式强相关的发电机组,最后提出了低频振荡的抑制措施,即在与低频振荡模式强相关的发电机组上配置电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)。计算结果表明,在与低频振荡模式强相关的发电机组上配置PSS可增强系统阻尼,从而有效抑制了百色—兴义区域互联电网低频振荡的发生。