电力系统阻尼特性分析与研究

分别从单机、多机电力系统线性化状态空间模型出发,证明了线性反馈励磁条件下,开环和闭环系统的总阻尼相等、轻载和重载工况下总阻尼相等,即一般电力系统具有阻尼守恒性.通过分析影响总阻尼的诸多因素,得出快速励磁是提供系统强阻尼主要保证,特征值计算和动态仿真证实了快速励磁可以显著改善电力系统小干扰稳定性.由于在不同负荷水平下,系统的总阻尼保持不变,所以只要励磁校正恰当,重负荷不会恶化系统阻尼.最后基于阻尼守恒性,指出在电力系统尤其是多控制器复杂电力系统中存在阻尼竞争现象,阻尼协调既非常必要又有较大难度.     

电力系统阻尼特性分析与研究

分别从单机、多机电力系统线性化状态空间模型出发,证明了线性反馈励磁条件下,开环和闭环系统的总阻尼相等、轻载和重载工况下总阻尼相等,即一般电力系统具有阻尼守恒性。通过分析影响总阻尼的诸多因素,得出快速励磁是提供系统强阻尼主要保证,特征值计算和动态仿真证实了快速励磁可以显著改善电力系统小干扰稳定性。由于在不同负荷水平下,系统的总阻尼保持不变,所以只要励磁校正恰当,重负荷不会恶化系统阻尼。最后基于阻尼守恒性,指出在电力系统尤其是多控制器复杂电力系统中存在阻尼竞争现象,阻尼协调既非常必要又有较大难度。     

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性.该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析.进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数.仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡.     

可控串联补偿在提高电力系统稳定性中的作用研究

以输出反馈控制方法对可控硅控制的串联补偿(TCSC)进行了控制规律的研究，并以单 机无穷大系统为例，采用特征值分析和时域仿真方法研究了所提控制方案在提高电力系统动 态、静态和暂态稳定性中的作用。计算结果表明，在控制规律适当的前提下，可控串补提高 系统稳定性的作用十分显著。     

可控串联电容补偿装置阻尼电力系统低频振荡分析

本文推导了装有可控串联电容补偿装置的电力系统的线性化模型,利用复转矩系数法了可控串补阻尼控制向振荡提供阻尼的机理。在此基础上,通过对振荡模式的分析,提出了如何选取可控串联补偿装置的装设地点。     

用TCSC装置抑制电力系统低频振荡的研究

可控串联补偿(TCSC)对于阻尼电力系统低频振荡具有重要意义。文章重点从工程应用方面分析了TCSC装置阻尼低频振荡的系统结构与工作原理,确定了阻尼控制输入量的选取原则,并在有无功率振荡阻尼的情况下进行了动模实验,从而验证了TCSC阻尼低频振荡的效果。     

发电机阻尼与电力系统稳定器试验——发电机负载阶跃响应

通过实例介绍了发电机励磁系统带有附加反馈控制及无附加反馈时对低频振荡阻尼的试验方法,比较了各种现场试验,表明发电机负载阶跃响应是最简捷的检查PSS效果及调整PSS参数的方法。中提出了弱阻尼界定的初步意见,并说明计算弱阻尼时应考虑发电机组的阻尼系统。     

电力系统稳定器的综合阻尼特性

本文运用综合阻尼系数的概念分析了励磁系统全阶模型（ＩＥＥＥ－Ｉ型包括二级ＰＳＳ）参数的阻尼特性；确定了参数综合阻尼系数立体曲面图；设计了电力系统稳定器（ＰＳＳ）的最佳参数；与根轨迹法设计的参数进行了比较，最后进行了动态时间仿真计算，认为按“η”选择参数效果是显著的。     

TCSC的稳态及暂态特性研究

在建立ＴＣＳＣ的物理数学模型的基础上，通过求解描述其特性的微分方程组，得到解析解，并进一步导出了稳态及暂态情况下ＴＣＳＣ装置的基波阻抗公式和电感、电容元件支路的电压、电流表达式，分析并示出了ＴＣＳＣ暂态过程。     

可控串联补偿（TCSC）的分析研究（上）：计及TCSC详细模型的电力系统…

在建立ＴＣＳＣ的物理数学模型的基础上，通过求解描述其特性的微分方程组，得到解析，并进一步导出了稳态及暂态情况下ＴＣＳＣ装置的基波阻抗公式和电感，电容元件支路的电压电流表达式；提出了含有ＴＣＳＣ装置的电力系统仿真的原理和方法，将ＴＣＳＣ模型与系统分析程序接口，实现了详细计入ＴＣＳＣ影响的稳及暂态稳定仿真计算；     

基于储能型稳控装置的电力系统阻尼特性分析

飞轮储能式柔性功率调节器(FPC)是一种以储能原理为基础的电力系统稳定控制装置.基于由一台同步发电机和一台FPC组成的双机无穷大系统模型,利用特征值分析法研究了FPC对电力系统阻尼特性的改善作用,并分别讨论了FPC功率调节响应速度和FPC可调功率对系统阻尼特性的影响.计算和仿真结果表明,FPC能够增加电力系统的总阻尼资源并优化阻尼分配,特别是FPC的动态有功功率调节能显著改善系统的阻尼特性并提高系统抑制低频振荡的能力.     

改善电力系统阻尼特性的双馈风电机组控制策略

为了增强含有大型风电场的电力系统的机电阻尼,提出了一种新型双馈风电机组的附加阻尼控制策略的设计方法。首先,提出了风电场动态频率特性的概念,推导了动态频率特性的计算公式;然后,基于动态频率特性的概念,证明了风电场对其接入的电力系统产生纯阻尼作用的相位条件和幅值条件,基于这一条件,在传统双闭环控制结构的基础上设计了附加阻尼...     

电力系统稳定器影响频率振荡的机理及阻尼分析方法

频率振荡是有功频率控制过程的小扰动稳定问题。已有研究集中于发电机调速器和原动机环节的分析。电力系统稳定器也可用于抑制频率振荡。分析了发电机励磁系统影响频率振荡的机理,当负荷具有电压调节效应时,则发电机励磁系统通过影响负荷电压进而影响负荷功率,从而对频率振荡产生影响。给出了频率偏差通过电力系统稳定器、励磁、网络、负荷等环节影响电磁功率的过程,利用阻尼转矩法计算电磁功率阻尼系数并分析了电力系统稳定器的影响。提出了多机系统中不同发电机电力系统稳定器对频率振荡阻尼影响大小的评估方法,选择影响大的发电机进行参数优化可更加有效地提高频率振荡阻尼。利用IEEE的4机2区系统对分析结论进行了仿真验证。     

双馈风电场无功功率阻尼控制策略

基于暂态能量函数分析方法,提出双馈风电场的无功功率附加阻尼控制策略。以削减区域间暂态振荡能量为目标,分析调节风电场输出无功功率能抑制电力系统低频振荡的可行性。基于常规PSS控制方法,对风电场无功功率阻尼控制的效果进行分析。为进一步提高阻尼控制效果,提出基于暂态能量函数方法的双馈风电场无功功率模糊阻尼控制策略。仿真结果表明基于模糊控制的风电场无功功率阻尼控制调节策略比常规PSS控制策略能更好抑制低频振荡。     

面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识

广域阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡极具潜力的手段,降阶辨识方法可用于获取广域阻尼控制器设计所需要的模型。电力系统的维数成千上万,基于模式可控可观性分析提出了电力系统面向阻尼控制器设计的可降阶原理、降阶误差分析方法以及基于降阶原理估计和BIC准则的模型定阶方法,并研究了降阶辨识实验的激励信号和预滤波器设计。四机系统的仿真算例表明了所提出的面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识原理与方法的有效性。     

基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略与特性分析

传统虚拟同步发电机（VSG）控制策略可模拟同步发电机的惯量和阻尼特性,但会使并网逆变器产生功率振荡和功率偏差。针对虚拟同步发电机动态过程中存在的功率振荡问题,提出一种基于VSG的改进型虚拟阻尼控制策略来抑制功率振荡。首先介绍了传统阻尼绕组与常系数虚拟阻尼绕组抑制功率振荡的原理及特性,其次利用根轨迹法分析设计了改进型虚拟阻尼控制策略的参数,最后搭建仿真模型验证了该控制的有效性及准确性。     

异步化汽轮发电机和PSS装置阻尼特性的比较研究

建立了加装PSS并考虑等效阻尼绕组作用的同步汽轮发电机单机无穷大系统线性化数学模型;同时建立了双通道励磁控制策略下异步化汽轮发电机在同步旋转X-Y轴系下的单机无穷大系统线性化数学模型。利用所建模型,对加装PSS后同步汽轮发电机的阻尼特性与采用双通道励磁控制策略的异步化汽轮发电机进行了分析和比较。通过比较,揭示了加装PSS后同步汽轮发电机阻尼特性得到改善的原因,分析了异步化汽轮发电机阻尼特性与励磁控制系数的关系,指出异步化汽轮发电机的同步转矩系数和阻尼转矩系数与发电机运行状态无关,明确异步化汽轮发电机在提高电力系统稳定性方面比PSS装置更具优势。     

多机系统多变量励磁控制下的阻尼守恒、阻尼竞争与阻尼协调

本文从多机电力系统总阻尼的概念出发,证明了多变量励磁控制并不增加电力系统总阻尼.在AVR的基础上附加转速、功角、功率,乃至于附加远方机组任意信号的复杂多变量励磁控制方式下,电力系统总阻尼保持守恒,其数值与单纯AVR控制时相等.由于电力系统所有模式阻尼之和为常数,所以在试图增加某一模式阻尼时必然导致削弱其他模式的阻尼.这是设计多变量励磁规律时的阻尼竞争现象.附加励磁控制的实质仅仅是在各模式阻尼相互竞争、彼此消长中寻求协调与平衡.当系统满足阻尼守恒条件时,给所有模式增加阻尼的企图是不可实现的.     

基于功频下垂控制的并网型储能系统惯量与阻尼特性分析

基于功频下垂控制的并网型储能系统可有效解决分布式电源大规模接入导致的电网频率稳定性降低的问题,同时等效提高电力系统的惯量水平与阻尼能力。以基于功频下垂控制的并网型储能系统为研究对象,通过建立其直流电压时间尺度的动态模型,利用静止同步发电机模型分析了影响储能系统惯性水平、阻尼效应和同步能力的主要参数及其影响规律。研究结果表明:下垂控制环节和功率控制环节是储能系统惯性效应与阻尼效应的主要来源,通过下垂系数和功率环PI参数的优化设计即可等效改变系统的惯性/阻尼特性。仿真实验的结果证明了研究结论的正确性,研究结论将有益于设计有效的储能系统控制策略,以辅助提升电网的惯性水平和阻尼能力,增强分布式发电系统及其接入电网的稳定运行能力。     

含传输线功率信号的双馈风电场附加阻尼控制策略

从抑制电力系统区域间低频振荡以及减少风电机组传动链轴系扭振方面,提出双馈风电附加阻尼控制策略。首先,建立了考虑传动链柔性的风电机组暂态模型及控制策略。其次,提出考虑电力系统传输线功率信号的双馈风电机组无功功率环的附加阻尼控制策略。最后,以双馈电场接入IEEE两区域四机系统为例,针对电网传输线三相短路故障和区域内同步发电机有功率小扰动2种情况,分别对不同阻尼信号增益下的有功功率环和无功功率环附加阻尼控制策略系统动态性能进行仿真。比较结果表明,与无附加阻尼控制相比,基于有功功率环或无功功率环附加阻尼控制能够更好地抑制传输线功率振荡,且无功功率环附加阻尼控制不会导致风电机组动链轴系扭矩振荡幅值增加。