基于相关性分析的频率振荡扰动源定位方法研究

当电力系统发生与调频控制过程强相关的频率振荡时,调度员应快速找到对频率波动起负阻尼作用的机组,并采取措施平息波动.本文对超低频的频率振荡引发原因与特性进行分析,基于振荡过程中系统频率与机组出力的特点提出了一种在线扰动源定位模型,并采用相关性分析方法对负阻尼机组实现定位.通过区域电网中的实测数据,验证了本文提出的扰动源机...     

基于功率及频率波动相位的强迫扰动源定位

为了实现电网强迫扰动源的准确快速定位,基于广域测量系统提出一种比较有功功率波动及电压频率波动之间的相位关系来实现扰动源在线监测定位的方法。如果扰动源位于发电机上,则发电机角频率的波动相位超前于输出电气功率的波动相位且相位差小于90°。在此基础上,根据能量函数及扰动传播对网络中的支路进行分析,如果支路有功功率波动及电压频率波动的相位差的绝对值小于90°,则支路上振荡能量流向与有功方向一致,据此可实现电网扰动源的定位。采用TLS-ESPRIT算法能够直接获取系统稳态时的波动相位,无需判断振荡进入稳态阶段的时间点,且能够消除瞬态分量以及异常数据的影响。实际算例验证了所提方法的可行性及有效性。     

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。     

一起由于电厂调速系统造成电网低频振荡的案例分析

介绍了一起由于电厂一次调频存在问题导致电网出现振荡的振荡扰动源定位及分析案例。通过PSASP仿真程序判断振荡的类型,利用支路能量割集法和基于WAMS的机组机械功率与电气功率波动相位关系法对扰动源进行精准定位,进一步分析研究实现机组控制系统级振荡源的定位。经实例证明,对电力系统分析定位类似事故提供了依据及方法。     

电力系统超低频振荡的阻尼与同步转矩分析

近年来水电机组占比较大的电网发生了多起频率低于0.1Hz的超低频振荡案例。现有的研究分析假定发电机输出电磁功率由负荷频率特性决定,而忽略了实际系统中发电机和与之相连系统的电磁联系,电磁功率的阻尼性质也不够明确。针对此问题,分别基于单机和等值双机系统分析机械功率和电磁功率的阻尼特性。通过对云南超低频振荡的实际同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)波形进行分析,推导出超低频振荡过程中水力发电机功角波动与频率波动相位基本相同,电磁功率振荡由功角波动产生。理论分析与仿真结果表明,该超低频振荡案例中水电机组具有足够的同步转矩,并不存在非振荡失稳的风险。     

基于振荡分群辨识的低频振荡控制方法

电网因机组原因引发的局部模式低频振荡问题日益突出。快速锁定振荡源并采取相应控制措施是平息振荡的关键。为此文中提出一种基于振荡分群辨识的低频振荡控制方法。该方法首先通过对系统各发电机的同步相量实测有功功率数据进行检测,辨别发生振荡的机组;然后根据各机组间角速度的相关系数将振荡机组分为主动群和被动群,主动群中的机组是引起振荡的主要原因并产生振荡能量,而被动群中的机组被带动振荡并消耗振荡能量以维持系统总能量守恒;最后根据分群结果锁定振荡源机组并采取相应措施控制平抑低频振荡。实际工程应用案例结果表明,该方法能够有效锁定振荡源,并帮助调度人员快速平息低频振荡。     

风电功率波动引发的强迫振荡扰动源定位方法

电力系统中的强迫功率振荡有可能引发大范围的功率波动。风电等新能源接入电网时,其输出功率的波动具有随机性,当该功率波动导致系统中发生强迫振荡时,振荡同样会呈现随机特征,难以对扰动源进行定位。文中提出一种对风电引发的强迫振荡扰动源定位的方法,该方法利用振荡的双谱获取中心频率,并通过小波变换得到振荡中心频率处的初始相位,据此可通过能量函数对扰动源进行定位。实际算例验证了所提方法的可行性及有效性。     

系统功率振荡事件分析

强迫功率振荡已经成为影响互联电网安全稳定运行的重要问题之一,电力系统中多次因机组控制系统缺陷导致负荷波动从而引发强迫功率振荡现象,为了防范因机组控制系统缺陷导致强迫功率振荡给电网安全带来威胁和风险,本文通过PMU曲线并结合电厂机组运行状况分析了一起强迫功率振荡事件,振荡主要原因为机组高调门的电液伺服阀存在缺陷,引起机组出力大幅波动,对系统进行扰动,导致全网功率振荡,本次振荡通过切除扰动源后才恢复平息。针对本次事件暴露的问题提出相应防范措施,建议电厂要做好机组高调门等机组控制系统隐患排查,防止该类强迫功率振荡现象的再次发生。另外,要完善WAMS系统里功率振荡模块,提高振荡源辨识准确性,确保能迅速找到并切除振荡源。     

负荷波动对强迫振荡扰动源定位的影响

持续的周期性小扰动容易引发电力系统的强迫功率振荡,因此准确定位扰动源对提高电网的稳定性具有重要意义。基于此,本文在能量函数法的基础上研究了负荷波动对扰动源定位的影响。在单机无穷大模型基础上推导了计及持续增长负荷的能量函数表达式,并以四机两区系统进行验证,研究结果表明,负荷增加、减小都会影响系统势能的分布,势能变化为正的机组有可能变负,从而影响扰动源定位的准确性;负荷波动对扰动源定位的影响取决于负荷波动导致能量消耗的大小;负荷节点与扰动源所在机组的电气距离越近,负荷变动对扰动源定位产生的影响越大。     

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。     

考虑电网日常无功投切的低频振荡阻尼在线预警方法

及时获得系统的阻尼状况,实现电网低频振荡的预警预控,对电力系统安全稳定运行具有重要意义。首先,分析了电网无功投切对低频振荡的激励作用,指出距离强相关机组较近的电容器/电抗器投切可激发电网关键振荡模式。其次,基于上述原理,提出在电网日常无功投切后对强相关机组振荡轨迹进行阻尼辨识,可获取关键模式实测阻尼,实现低频振荡在线预警。最后,通过对浙江电网实测数据的分析,验证了所提出方法的有效性。     

发电厂内强迫共振型低频振荡源的定位方法

强迫共振型低频振荡严重危害了电网的安全稳定运行,快速查找并切除扰动源对消除振荡恢复系统稳定意义重大。利用低频扰动电压的衰减特性,提出一种发电厂内强迫共振型低频振荡源定位的新方法。首先利用三次Hermite插值函数提取各个测点的低频振荡扰动变量;然后通过比较各个测点扰动电压的幅值大小定位低频振荡源机组;最后通过理论分析、六机无穷大系统的仿真分析以及某发电厂的实际相量测量单元测量数据的分析,对该方法的正确性进行了验证。     

低频振荡扰动源机组的自动定位方法

由于中国电网规模庞大,低频振荡现象时有发生,如何快速确定低频振荡扰动源机组并及时将其切除,对保障电网的安全稳定运行意义重大。提出一种自动确定低频振荡扰动源机组的定位新方法,利用三次样条插值函数对电压极大值进行曲线拟合,提取各发电机出口低压侧电压中的低频振荡扰动变量,利用顺序相似度函数提取各低频振荡扰动变量间时差和先后次序,进而确定低频振荡扰动源所在位置。通过一个4机无穷大系统模型的仿真分析,验证该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速自动确定低频振荡扰动源机组的位置;可大大减少低频振荡在电网中的持续时间。     

基于耗散功率的区域电网强迫功率振荡扰动源定位

持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫振荡,通过切除扰动原则可以使振荡迅速衰减。为了能够找到扰动源的具体位置,使振荡快速平息,对共振稳态时线性化系统能量转换特性进行了分析,结合实际电网扰动源自动定位存在的一些问题,对能量函数法进行了改进,提出了利用耗散功率进行扰动源识别的新方法。基于该方法,对4机2区系统、某实际大电网仿真模型以及广域测量系统(wide area measure system,WAMS)实测数据进行了仿真分析,结果表明利用耗散功率能够快速准确地确定强迫功率振荡扰动源的位置,说明了利用耗散功率进行扰动源识别方法的可行性以及对实际电网的适用性。     

卡拉奇 “华龙一号”机组功率振荡原因分析

介绍卡拉奇 “华龙一号”机组试运行期间,电网波动导致有功功率低频振荡问题的处理方法.分析PSS抑 制低频振荡的原理,通过调试验证投入 PSS对系统低频功率振荡的影响。     

强迫功率振荡故障反演方法改进

针对中国东北某电网发生的因机组负荷高限保护持续动作引起的振荡故障,分析了故障原因,提出了一种基于广域测量系统的外特性注入模拟低频振荡扰动源的时域仿真方法,并利用PSASP仿真软件在发电机主变压器高压侧上施加周期性功率扰动,模拟振荡期间发电机的功率变化,验证了故障复现方法的有效性和电网仿真模型参数的准确性;研究分析了强迫功率振荡导致的系统安全稳定风险,提出了电网运行控制建议。     

基于WAMS的强迫振荡源在线定位方法

为了进行电力系统强迫扰动源的快速定位,基于广域测量系统(WAMS)的实测数据,提出一种通过波动相位辨识的扰动源在线监测定位方法。根据稳态阶段振荡能量的转换特性以及相量关系,提出了通过分析发电机角频率波动以及输出电气功率波动的相位差来判断扰动源是否位于发电机上。采用基于总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法提取出电气波动量中的主导分量的频率并求出相位参数。算例仿真验证所提方法的可行性以及有效性,更加简洁、直观,降低了系统在线监测分析的复杂性。     

基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法

如何快速准确地定位扰动源是低频振荡监测与控制的重要问题。分析了扰动源影响网内机组的机理,提出了一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后通过计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位,根据电厂就地信息判据可以排查具体的扰动源机组。方法原理清晰,只需一种电气量参与计算。利用华中电网实际系统进行了仿真验证,表明方法具有较好的适用性。     

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。     

小水电机群对特高压电网功率振荡特性的影响研究

为了分析区域内集中的大量小水电机组所产生的群集效应以及这些机组之间的弱阻尼振荡模式引发主网强迫功率振荡的风险,以湖北恩施地区小水电机群为研究对象,在某年度湖北电网丰水大负荷运行方式模型的基础上,分析了恩施地区小水电机组采用详细模型时,华中—华北主网以及特高压联络线的低频功率振荡特性,结果表明:恩施地区小水电机群内部存在阻尼比接近3%的弱阻尼振荡模式,并且这些发电机参与了三峡机组主导的振荡模式;进一步的仿真研究表明,在某些特殊情况下小水电机群可诱导主网产生上百MW的强迫功率振荡;针对该现象文中提出了一种振荡传播路径图用于指明振荡向外传播扩散的路径与影响范围,分析表明其对三峡以及特高压电网的影响比较小。