混流式水轮机跨振区时触发低频振荡特性分析与抑制策略

西南某大型混流式水轮机组在生产运行中,跨越振动区运行期间不时触发有功低频振荡现象,对电网稳定运行带来了一定的安全隐患.基于强迫振荡、扰动源定位及负阻尼等理论,分析了水力、机械等因素对低频振荡的影响,得出发生低频振荡的主要原因为水轮机跨振动区时停留在涡带工况区域,尾水涡带产生压力脉动,并且振荡符合强迫振荡机理.通过仿真优化励磁系统参数对抑制机组有功低频振荡所产生的不同效果,得出对励磁系统PSS参数进行优化可有效抑制混流式水轮机低频振荡现象.     

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。     

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。     

发电机组引发电网功率振荡原因及其抑制措施研究综述

近年来,低频振荡成为危害电网安全运行的重要原因。在并网机组已普遍安装PSS的情况下,振荡现象仍然时有发生。结合低频振荡的负阻尼机理和强迫振荡机理,推导了发电机组引发功率振荡的代数方程,指出机组引发电网功率振荡的主要原因是减小系统阻尼和引入外界强迫扰动。针对发电机组的具体结构,深入分析并全面梳理了励磁系统和调速系统引发功率振荡的具体原因,最后提出了机组引发电网功率振荡的抑制措施。     

交直流输电系统低频振荡仿真分析

以单机无穷大系统为例对弱阻尼振荡和强迫振荡机理的异同进行了分析;以具有交直流并行联络线的四机两区域系统为模型,采用特征值分析法和时域仿真方法,利用BAP和PSCAD/EMTDC仿真软件对低频振荡现象进行了研究;仿真分析了高压直流输电的接人对系统阻尼的影响以及强迫振荡的影响因素,比较了两种振荡现象的异同.研究结果对低频振荡的分析、监测和控制有一定指导作用.     

PMU数据用于SCADA时滤除低频干扰的方法

广域测量系统采集的相量测量单元(PMU)数据越来越广泛应用于电网数据采集与监控系统,由于PMU采用的快速傅里叶变换算法无法区分工频信号和低频干扰,PMU采集的工频变量数据中包含低频振荡扰动成分,将影响电网稳态计算和分析的正确性。为了提取PMU采集数据中的工频变量,以低频强迫振荡为例,分析了低频振荡对PMU采集工频变量的影响,利用计算PMU采集数据的上包络和下包络并求出均值的方法,提出了一种分离PMU采集数据中低频干扰以获取工频变量的方法。通过对低频强迫振荡时PMU采集的实际电网数据进行分析,验证了文中所提方法的正确性。理论分析和实际PMU数据分析结果表明,所提方法能够快速准确提取PMU采集数据中的工频变量,对于提高PMU数据在电网稳态分析和动态监测中的利用价值,具有重要意义和较大价值。     

非正弦周期性负荷扰动引发强迫振荡机理分析

电网强迫振荡问题日益突出,负荷侧引起强迫振荡的研究还不够深入。完善了非正弦持续周期性负荷扰动引发电网强迫功率振荡机理的理论推导,对比了冲击性负荷扰动与正弦波负荷扰动引发系统强迫振荡的区别,并分析了影响强迫振荡幅值的主要因素。在现有的负荷侧强迫功率振荡机理的基础上,将冲击性负荷傅里叶分解为若干正弦波的叠加,通过模态法对单机无穷大系统和多机系统分别进行了分析,得出冲击性负荷引发的强迫振荡幅值比正弦扰动负荷更大的结论,并通过单机无穷大系统和IEEE 9节点系统算例进行仿真验证。     

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.     

电力系统超低频频率振荡机理分析与抑制研究现状与展望

现代电力系统中多次发生了超低频频率振荡事故,威胁电网的安全稳定运行。该文根据超低频频率振荡对应的数学模型、振荡轨迹特征,分析归纳超低频频率振荡的数学机理分类,即负阻尼振荡、强迫振荡、切换型振荡和其它复杂振荡4类,并从参数变化角度给出相应的分岔特性;进一步,基于上述机理分类,分别综述相应的分析方法;再次,从改善机组阻尼、改善系统阻尼和调整系统结构3个方面,分析超低频频率振荡抑制的研究现状;最后,针对目前研究较少的切换型超低频频率振荡,从分析模型、分析方法、动力学机理、物理特性、抑制手段、实际验证等角度,讨论未来可能的研究内容与方向。     

一种基于自抗扰控制的多机低频振荡本地控制方法

电力系统低频振荡严重威胁着电网的安全稳定,主要表现为弱(负)阻尼振荡及强迫振荡。针对低频振荡抑制问题,引入基于自抗扰的多目标非线性控制方法,并采用本地控制信号实现多机电力系统低频振荡抑制。首先介绍自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的基本理论,并进一步研究扩张状态观测器对低频振荡的观测能力。其次,结合非线性控制理论,采用微分几何线性化方法建立包含励磁及调速附加控制的电力系统模型,并将自抗扰控制与多性能指标非线性综合控制方法结合,采用分散的本地控制实现低频振荡抑制。最后,通过4机2区系统和新英格兰10机系统案例验证所提方法的有效性。理论分析和仿真结果表明本文所提方法具有良好的低频振荡抑制能力。     

昌都电网频率震荡事故及系统低频减载方案分析

全文综述了昌都电网结构及电网频率震荡事故的过程,从理论上分析了中性点不接地的配电网中常会发生电压互感器(TV)饱和引起的铁磁谐振可能引起系统频率的震荡,并分析了昌都电网低周减载方案,提出了防止低周减载误动的方法。     

基于波形检测原理的低频振荡监控装置

随着大区电网的互联,电力系统的结构更加复杂,系统的动态稳定问题也更为突出。近几年国内每年都发生数起低频振荡事故,如何及时发现并迅速平息低频振荡已成为众所关注的课题。文章介绍了低频振荡发生的原因、检测方法以及基于检测有功功率振荡波形进行低频振荡判别装置的原理,文章将实际电力系统发生低频振荡时联络线的电气量波形通过波形回放技术,验证了该装置判据和动作逻辑的正确性。目前该装置已投入运行,运行情况良好。     

电力系统调频控制相关的频率振荡问题

电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和调频控制过程强相关。基于一个三区域系统,采用特征值分析和时域仿真的方法,分析了系统中不同类型的振荡模式及其表现。除功角振荡模式外,系统中包含超低频的一次调频(PFR)模式和振荡频率更低的自动发电控制(AGC)模式。功角振荡模式下,机组转速和区域电网频率相对振荡,而PFR模式和AGC模式下电网频率整体振荡,是频率振荡模式的一个根本特征。根据分析结果,PFR模式下主要是PFR参与动作,而AGC模式下主要是AGC参与动作,并提出了根据不同变量参与因子辨别频率振荡模式并区分PFR模式和AGC模式的方法。分析结果初步厘清了不同类型频率振荡模式的表现和区别。     

基于矢量裕度法的风电并网对低频振荡模式影响分析

近年来可再生能源发电装机容量的持续性增长给电力系统稳定性带来新的问题。文中提出一种基于频率响应矩阵计算风电并网对电力系统低频振荡模式影响的方法。分析结果表明,同步电网和风电机组系统频率响应矩阵部分元素的相位之和,决定了系统不同接入点风电对低频振荡模式的影响。相较于传统的分析方法,矢量裕度法不需求取特征向量和留数,只需得到低频振荡模式和风电机组系统与同步电网系统的传递函数矩阵,且过程简单,结果直观。当多台风电机组同时并入系统时,可在二维复平面将各台机组分别产生的影响图示化。分析结果的有效性通过内蒙古电网算例得到验证。     

基于能量变化率的电力系统低频振荡预警研究

电力系统低频振荡是影响电网安全稳定的重要问题,迅速发展的广域测量系统（WAMS）为低频振荡的预警研究提供了契机。文章从能量角度出发,详细分析了不平衡能量变化率与低频振荡幅度之间的关系,从而提出1种分析低频振荡的新方法。该方法能够简单快速地判断扰动是否会引起增幅低频振荡,并且及时给出预警。在四机两区域系统中进行仿真计算,结果验证了该方法的有效性。     

基于点估计法和风险评估理论的互联大电网低频振荡概率稳定性研究

提出了适用于互联大电网低频振荡概率稳定性分析指标及方法,并对某实际互联大电网进行了概率分析。在已知电网各种不确定因素的概率分布条件下,基于小扰动计算方法,利用两点估计计算出这些不确定因素引起系统低频振荡概率大小。利用风险评估理论对多重扰动可能引起的系统低频振荡失稳情况进行了分析,给出了电网的控制代价与低频振荡风险。通过对小扰动和大扰动综合概率分析,给出了电网公司在承担风险与提高输电能力时的比较途径,可供电网运行人员在权衡经济型与安全性时参考。     

基于变点探测的功率振荡数据挖掘

针对当前功率小幅振荡数据挖掘的不足,引入了变点探测方法判断系统是否发生振荡、主要参与机组以及振荡何时进入平稳阶段,从而提出了一种新的大电网功率振荡特征挖掘方法。该方法通过在海量广域测量系统(WAMS)数据中挖掘电网振荡信息,根据变点探测方法获取的极值特性区分弱阻尼的低频振荡以及强阻尼快速衰减过程,并在弱阻尼振荡情况下确定Prony分析时间窗的起点,从而获取更为准确的振荡模式和强相关机组信息。通过新英格兰10机39节点系统仿真和河南电网WAMS实测振荡数据挖掘验证了所提方法的有效性,结果表明该方法能够从海量数据中有效挖掘大电网振荡特征,并准确识别系统模式信息。     

基于能量函数的电网低频振荡及扰动源定位研究

由于电力系统稳定器在实际电网中的广泛配置,常规的离线小干扰计算分析已经难以得到负阻尼或弱阻尼的低频振荡模式.然而,实际系统中仍然频繁出现低频振荡现象,根据对大量事故的分析,发现多重扰动的发生以及周期性扰动源的存在都可能引发低频振荡.构造了基于联络线的能量函数,并将能量分解为振荡分量和准稳态分量,从而对多重扰动引起的系统低频振荡进行分析,以提供可供调度人员参考的动态安全信息;并将传统的支路势能分解为周期分量和非周期分量,利用非周期分量在网络中传播耗散的方向来实现周期性强迫扰动源的快速、准确定位.实际电网仿真算例验证了所提方法的有效性和可行性.     

基于差分正交匹配追踪和Prony算法的低频振荡模态辨识

根据实测数据对电力系统低频振荡模态进行辨识,有助于实现电力系统有效的阻尼控制,从而提高电网的稳定性。文中介绍了利用Prony算法辨识低频振荡模态参数的原理,针对Prony算法对噪声干扰敏感以及模型阶数辨识困难导致出现伪模态的缺点,提出了一种基于差分正交匹配追踪(DOMP)和Prony算法相结合的低频振荡模态参数辨识方法。EPRI-36节点系统和实际系统相量测量单元数据算例的仿真结果表明,所述方法能够准确地辨识出系统低频振荡模态参数。通过与Prony算法结果对比验证表明,该方法辨识结果更加准确,能够满足低频振荡模态参数辨识要求。