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。     

频率振荡模式与功角振荡模式本质区别探讨

电力系统稳定性分类中,功角振荡和频率振荡分别属于动态功角稳定和小扰动频率稳定2个不同分类,因此,寻找两者之间理论上的本质区别就成为一个重要课题。现有研究中将发电机转速同调振荡作为频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但缺乏深入分析。在一个典型两区域系统中分析了系统振荡模式的特性和变化,区域电网电气联系变弱时,频率振荡模式中2个机群转速的相位和幅值差异显著变大,不再同调。此外,还发现了功角振荡模式和频率振荡模式之间的转化。区域电网电气联系变弱,互联同步系统逐渐演变为2个不互联的同步系统,原来的区间功角振荡模式转化成一个区域的频率振荡模式,而全局的频率振荡模式转化为另一个区域的频率振荡模式。因此,严格来说,发电机转速同调并不是频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但在实际电网参数范围内,该区分判据仍然是有效的,工程上可以继续采用。分析结果有助于更加深入认识频率振荡模式和功角振荡模式的区别与联系。     

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。     

单机等值系统调速器死区对频率振荡的影响

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。调速器死区给系统带来非线性,进而影响系统的频率振荡行为。基于单机等值系统,采用描述函数法分析了无阶跃死区、有阶跃死区和滞环死区这3种死区对频率振荡的影响。在复平面上,给出了死区描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹,以及调速器、原动机、发电机构成的开环传递函数随频率变化的曲线,两者相对位置关系决定系统的稳定性。负倒数随振幅变化特性曲线完全位于开环频率特性曲线左侧时,系统稳定。其他情况下2条曲线一般会相交,交点对应极限环,极限环稳定与否决定于交点的具体形态。同时分析了单机等值系统中调速器死区对频率振荡的影响,调速器无阶跃死区和有阶跃死区都不会减弱系统稳定性,但有滞环死区时可能导致原本稳定的系统出现稳定极限环引发的持续等幅振荡。时域仿真结果验证了上述结论。     

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Pade近似的电力系统频率振荡模式延时轨迹分析

实际电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和一次调频或自动发电控制强相关。包含一次调频、自动发电控制的电力系统调频过程是一个闭环的控制过程,是一个动态系统,面临着稳定性问题。在实际电网运行中,由调度自动发电控制指令到机组执行带来的延时对电力系统关键模态产生显著影响,从而改变闭环系统稳定性。基于一个三区域系统采用Pade近似方法将延时环节转化为状态空间表达式,选取合适的近似阶数,建立了考虑延时环节的电力系统线性化模型;并且通过特征值计算方法研究延时对频率振荡模式的影响规律,算例仿真结果有效验证了延时给系统带来的阻尼恶化、自动发电控制振荡模式发生周期性变化的结论。     

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。     

自动发电控制机组在电网一次调频中的应用研究

随着机组自动发电控制功能的大量应用，如何利用自动发电控制机组参与电网的一次调频控制已变得越来越重要。本文讨论自动发电控制机组参与一次调频功能的投入条件、参数设置和实际应用。通过应用试验和分析，提出自动发电控制机组参与一次调频功能的优点。     

二滩水电站机组一次调频存在的问题及改进建议

阐述了二滩水电站机组一次调频的现状,并以2号机组一次调频的运行情况为例,分析了其一次调频执行功效受到影响的主要原因。指出了目前二滩水电站机组自动发电控制（AGC）、一次调频控制模式存在的配合缺陷,提出了优化改进的措施。     

基于抑制电力系统低频振荡的火电机组控制方式优化

电力系统低频振荡事件的发生有一定的随机性,目前火电机组热工控制方式不能有效抑制低频振荡。结合两个具体案例,分析火电机组参与低频振荡的过程,总结得到共同点;基于振荡期间汽轮机转速信号与电网频率信号的显著差异这一特点,提出了可抑制强迫振荡的火电机组控制方式优化方法,并建议使用电网频率信号代替转速信号用于一次调频回路。     

基于系统开环频率特性的自动发电控制振荡分析

频率振荡中与自动发电控制(AGC)过程强相关的振荡被称为AGC振荡.基于单机单负荷系统,利用开环传递函数对AGC振荡进行分析,并通过分析不同参数或环节对开环传递函数频率特性的影响,研究其对AGC振荡的影响,结果表明:AGC参数中频差系数及积分系数过大、AGC传输延时过大、机组环节频率特性的幅值过大或相位滞后过大,都会导...     

计及有差转子角控制影响的潮流算法

电网频率和发电机转速是发电机转子角的微分量,因此通过控制转子角即可实现有功跟踪和频率控制。文中阐述了实施有差转子角控制后负荷变化时,多个发电机无需调度指令自发调整出力,共同分担负荷变化并维持频率恒定的机理。随后给出了负荷变化引起的调整结束进入稳态后出力变化量和角度变化量的关系,并进一步给出了实施有差转子角控制后可用的潮流算法。分析表明,通过简单修正牛顿—拉夫逊法即可将其用于有差转子角控制的潮流计算,计算结果可以和仿真结果很好地吻合。该算法可以在实施转子角控制后用于静态安全分析或状态估计计算。     

适应电网快速调频的热电联产机组新型变负荷控制策略

大型发电机组的一次调频特性对电力系统频率稳定与电能质量至关重要。热电联产机组热网中存储了大量蓄热,在短时间内利用这部分蓄热可以显著改善机组的调频性能而又不影响热用户需求。建立了机组释放蓄热的静、动态模型与热电耦合特性模型,提出了“供热抽汽快速动作、锅炉燃料精准追踪、供热抽汽缓慢恢复”的快速变负荷控制思路,并据此设计了供热抽汽调节与传统协调控制相结合的新型变负荷控制方法。以某330 MW机组为例进行了仿真验证,结果表明所提出的控制策略实现了供热抽汽的快速调节与主动恢复,缩短了机组跨出负荷响应死区的时间,提升了机组的变负荷速率,有效改善了机组的自动发电控制(AGC)性能。     

基于UCPS评价标准的网源协同机组负荷频率控制策略

基于发电机组一次、二次调频综合性能的机组控制性能标准(unit control performance standard,UCPS),通过对电网能量状态和火电机组能量特性分析,综述了网源不同的能量状态对电网和机组的影响,探索了达到网源双赢的机组侧负荷频率控制策略。该策略利用燃煤机组的"能差",主动参与电网调频、"知能善用"地适应电网侧自动发电控制(AGC)变负荷任务,充分发挥机组良好的调频调功性能。通过对同类型机组的试验对比分析,得出机组侧应用UCPS控制策略,既对电网频率控制有益,又提高机组安全、稳定运行水平,降低机组运行成本,从而达到源网协调控制电网频率总体最优的目标。     

含规模化风电场/群的互联电网负荷频率广域分散预测控制

由于风电输出功率具有较强的随机性,规模化风电场/群的并网对互联电网负荷频率控制提出了更高的要求。在分析单一风电机组及规模化风电场有功输出特点的基础上,建立计及风电场/群有功输出的互联电网负荷频率控制模型。以广域相量测量系统为技术平台,建立基于模型预测控制的含规模化风电场/群互联电网的负荷频率分散预测控制模型。以典型双区域负荷频率控制模型为例,考虑不同风电渗透率情况。仿真研究结果表明,所提基于模型预测控制的负荷频率分散控制模型不但能够有效地跟踪风电输出功率的随机波动,维持系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,并且控制效果明显优于常规PI型负荷频率控制器。     

互联电网中区域调频责任及其分配方式

鉴于目前互联电网不能保证公平分配区域一、二次调频责任,提出一种更加合理的区域调频责任分配方式。该方式结合国内频率偏差系数设定方法,以保证频率质量和公平分配区域调频责任为目标,通过合理确定系统总的频率偏差系数及公平分配各区的频率偏差系数,实现自上而下地对各控制区安排一个更加合理和理想的二次调频特性。同时,为规范和改善区域一次调频能力,要求各区一次调频能力应达到该区被指定的二次调频责任,进而实现区域一、二次调频责任的公平分配。由此频率偏差系数被赋予了一个新功能:通过合理整定各区频率偏差系数,使得频率偏差系数不仅能够规范和约束区域的二次调频特性,同时可成为引导和改善区域一次调频能力达到目标要求的指挥棒。     

多机系统超低频振荡稳定分析与调速器参数优化

云南电网与南方电网实施异步联网后出现了长时间的超低频振荡。基于奈奎斯特矢量裕度对超低频振荡的机理进行了分析。结果表明,水轮机传递函数存在右半平面零点使水电机组相位在振荡频率附近大幅滞后是引起超低频振荡的主要原因。为了避免切除调速器使跟踪性能下降,提出了一个考虑鲁棒稳定约束下最大化跟踪性能的调速器参数频域优化方法。该方法同时满足了多个方式的稳定需求,且可同时对多个机组调速器进行优化。分析与优化方法的有效性通过云南电网算例得到了验证。     

云南电网水电机组参与一次调频改进方案

水电机组参与电网一次调频技术的应用目前在国内尚不成熟.针对这一问题,通过方案设计分析和仿真试验研究,为完善并投入云南电网内主力水电机组一次调频功能提出了可行的解决方案.该方案综合考虑了全厂监控系统与单机调速器控制功能的相互影响,通过协调两者控制动作保证水电机组一次调频功能够持续有效的发挥,满足支撑电网频率稳定的要求.所提出的技术方案对国内同类型机组具有实用推广价值.