汽轮机调速系统引起电力系统共振机理低频振荡扰动分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一.根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理.研究了汽轮机功率变化的原因.应用MATLAB建立了汽轮机及其调速系统和电力系统相互作用的机网耦合模型,详细分析了汽轮机调速系统扰动能否引起调节汽门开度变化,进而影响汽轮机功率变化;仿真分析表明,如果汽轮机调速系统速度变动率局部过小,转子角速度偏差扰动将引起较大的调节汽门开度变化;当转子角速度偏差扰动频率与电力系统自然振荡频率接近时,可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡.全液压调速系统的油压容易产生脉动,如果油压脉动的频率与电力系统固有频率接近时也可能引发电力系统共振机理的低频振荡.     

水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡的影响

传统上在对电力系统低频振荡的研究中,励磁系统被认为是造成低频振荡的主要原因。而目前认为,水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡的影响也不能忽略。对低频振荡的研究主要从水轮机及其调速系统的作用着手,通过对实例的计算得出特征值、相关因子等,通过相关性分析等方法得出水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡有影响的结论。     

汽轮机调速系统对电网低频振荡的影响

近年来电力系统中频繁出现汽轮机调速系统引发的低频振荡,为了探明该类低频振荡的原因,分析了调速系统对电力系统动态稳定的影响。建立了包含汽轮机调速系统的单机无限大系统模型,研究了调速系统增益对系统低频振荡模态的影响。研究结果表明,汽轮机调速系统增益虽然不改变调速系统阻尼特性分界频率,但是却对系统低频振荡模态频率产生影响,从而改变调速系统对低频振荡的阻尼性质。当调速系统增益超过临界增益时会诱发低频振荡现象,时域仿真和频域分析结果验证了上述结论的正确性。     

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.     

水轮机调速器参数对电力系统超低频振荡的影响

实际电网中多次发生超低频振荡事件,研究发现调速系统产生的负阻尼是引起超低频振荡的重要原因。该文分别推导了水轮机调速系统在考虑PID参数下的阻尼转矩系数,并且通过分界频率和实际振荡频率分析了水轮机调速系统的阻尼特性。基于单机系统,采用粒子群优化算法对调速器PID参数进行优化,优化目标函数同时考虑了水轮机的转速偏差和调速系统的阻尼转矩,并通过阻尼转矩法比较了优化前后系统的阻尼变化,同时利用附加控制器的方法增加了系统的正阻尼,达到抑制超低频振荡的目的。最后,在4机2区域系统和云南电网中某实际直流孤岛系统中验证了超低频振荡是由调速系统产生的负阻尼所引起的。     

电力系统共振机理低频振荡扰动源分析

共振机理是解释电力系统发生低频振荡的理论之一。文中根据汽轮机功率扰动引起电力系统低频振荡的共振机理，研究了汽轮机功率变化的原因。应用MATLAB建立了火力发电厂动力系统和电力系统相互作用的机网耦合模型。详细分析了锅炉燃烧率扰动和汽轮机调节汽门扰动能否引起汽轮机功率变化。仿真分析表明，调节汽门扰动频率与电力系统自然振荡频率一致或接近时，均可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。由于锅炉具有很大的惯性，锅炉燃烧率扰动很难引起电力系统发生共振机理的低频振荡。     

汽轮机阀门控制方式切换引发低频振荡的实例及其机理分析

电力系统中多次出现因汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。因此,分析了汽轮机阀门流量特性和控制方式,建立了考虑阀门流量特性的汽轮机控制系统模型。应用仿真软件PSCAD/EMTDC建立了机网耦合数字仿真平台,重现了南方电网某电厂汽轮机阀门控制方式切换引发的低频振荡现象。对低频振荡的机理分析结果表明,汽轮机单阀控制切换为顺序阀控制方式后,由于阀门流量特性修正函数与阀门实际流量特性偏差较大,会引起调节阀门的大幅值摆动,从而使汽轮机机械功率以0.171 Hz的频率做等幅值振荡,在该扰动源作用下电力系统出现强迫功率振荡。     

调速系统引入远方信号抑制区域低频振荡可行性研究

大型互联电力系统区域低频振荡的抑制是电力系统稳定性控制研究的热点之一.已有的研究往往忽略原动机对低频振荡的影响.本文以四机两区域系统为例,采用特征根方法,分析了汽轮机调速系统引入远方信号抑制系统区域低频振荡的可行性.仿真结果表明:多机系统中,若在发电机调速系统中引入与区域振荡模式相关的远方机组的速度偏差信号,并合理配置控制策略,可有效地抑制系统的区域低频振荡.     

水轮机调速系统的非线性自适应控制

水门开度控制不仅对电力系统暂态稳定性的改善有极其重要的作用,而且对抑制电力系统低频振荡、改善动态品质也有不可低估的作用。国内外水轮机调速器的控制器设计通常是基于具有准确参数的理想水轮机模型。论文考虑了水轮发电机固有的非线性以及水轮机参数的不确定性,基于微分几何理论和自适应控制方法推导了水轮机调速的非线性自适应控制律(NAC)。数字仿真试验表明,所设计的调速器控制律具有较强的参数自适应能力,在改善系统动态特性和提高系统大干扰稳定性方面优于未考虑参数不确定的非线性控制律(CNGC)。     

基于负荷模式能量的电力系统低频振荡抑制策略

随着电力市场化和需求侧管理的快速发展,以及虚拟电厂聚合平台的逐步成熟,负荷可控性越来越强,为从负荷侧抑制低频振荡提供了可能。针对系统在振荡过程中出现的小干扰稳定问题,提出了基于负荷模式能量的电力系统低频振荡调控策略。构建电力系统小干扰负荷模式能量函数,从负荷的角度揭示电力系统低频振荡特性。基于负荷模式能量建立负荷的低频振荡评价指标与灵敏度指标,确定负荷参与改善系统小干扰特性的调控方式,对所有可控负荷进行排序,筛选出最优调控负荷。最后,对3机9节点系统和16机68节点系统算例进行仿真计算,结果表明所提控制策略可有效抑制系统振荡。     

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。     

交直流并联系统稳定器与附加控制器协调控制设计

针对具有低频振荡现象的交直流并联系统,建立了单机无穷大系统的小干扰线性化模型,在对其进行低频振荡机理分析的基础上,设计了电力系统稳定器 (PSS)和直流附加控制器 (DCM)进行直流调制.当两种控制器分别控制和协调控制时,对低频振荡的抑制作用进行了比较,结果证明对于含有直流线路的系统,应该利用PSS和DCM协调控制,才能较好地抑制低频振荡.     

电力系统机网协调分析

机网协调是保障电力系统安全稳定运行的重要问题。为此,对汽轮机控制系统引发的低频振荡,发电机组超速保护与低频减载的协调控制,电力系统次同步振荡等典型的机网协调问题进行分析。分析结果表明,加强机网协调问题的研究,对于防止低频振荡、保证频率稳定和汽轮发电机组轴系安全都是非常必要的。     

大区联网条件下四川电网低频振荡分析

针对川渝、华中、华北、山东等电网的互联,求出了与四川电网相关的系统主导低频振荡模式,研究了区域电网互联出现的低频振荡问题。分析了区域间弱阻尼低频振荡模式及发电机在振荡中的作用。利用Prony分析方法检测出了这些主振模式,验证了小干扰稳定分析的正确性。用数值微分方法计算了系统某些运行参数对系统主导振荡模式的灵敏度,分析了这些参数在小干扰稳定中的作用。研究了电力系统稳定器对系统主导振荡模式的阻尼作用。     

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。     

由汽轮机压力脉动引发电力系统共振机理的低频振荡研究

强制型共振机理是引起电力系统低频振荡的原因之一,该文针对此原因,根据其共振机理,探讨了汽轮机功率变化的可能性,并综合考虑了汽轮机热力系统和电力系统的相互影响,从热力系统中寻找出电力系统发生共振机理的低频振荡扰动源。在仿真中采用详细的汽轮机压力功率模型,着重研究了汽轮机蒸汽压力脉动与电力系统发生共振振荡的关系。仿真分析表明,汽轮机主蒸汽压力和再热蒸汽压力脉动,当其脉动频率与电力系统自然振荡频率一致或相近时,均有可能引起电力系统发生共振机理的低频振荡。该研究结果对探讨电力系统低频振荡的原因具有一定的参考价值。     

利用适应型励磁控制抑制局部小电力系统低频振荡

以实际小电力系统为研究对象,通过计算机仿真揭示了在局部小电力系统中,由于水电厂调速系统参数设置 不当也会出现低频振荡现象。在仿真分析的基础上,为系统运行提供了合理设置水电厂调速系统参数的方 案;并结合适应型励磁控制进行了抑制低频振荡的仿真运算分析。     

基于滤波器的调速系统侧低频振荡抑制措施

由调速系统引起的低频振荡现象在电力系统中时有发生,而变闭环控制为开环、手动控制等抑制方法不是常规方法,导致在抑制此类低频振荡的发生方面并没有十分有效的方法。基于此,提出一种基于滤波器的从调速系统侧抑制的方法,先对角速度、功率、阀位信号和阀位指令信号进行监测,并由此判断与调速系统的相关性;随后投入滤波器与比例积分微分控制器串联,运用带阻滤波器的性能,达到滤除低频振荡扰动信号进而平息振荡的作用。时域仿真表明,本方法可以有效抑制振荡,使系统恢复正常运行。     

考虑Levy变异帝国竞争算法的改进电力系统稳定器

为加强传统电力系统稳定器设计中抑制低频振荡的能力,提高其整定范围和控制能力,该文利用分数阶比例-积分-微分控制器在控制方面所具有的灵活控制能力和良好跟踪性能,设计了一套基于分数阶比例-积分-微分控制器的电力系统稳定器系统。同时利用基于Levy变异的帝国竞争算法对改进的电力系统稳定器系统进行优化配置,并在单机无穷大系统下对设计模型进行仿真。仿真结果表明提出的设计可以充分抑制电力系统低频振荡、灵活控制受控对象,具有很好的控制效果和鲁棒性。     

电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。