异步联网方式下云南电网超低频振荡的机理分析与仿真

2016年云南电网与南方电网主网将实施异步联网运行方式,然而在异步联网系统试验中进行预设的直流功率提升等试验项目时发现云南电网频率出现长时间超低频率的振荡。通过大量现场试验数据分析,锁定了水电机组调速系统是造成本次振荡的直接原因,并对水电机组调速系统在振荡过程中提供负阻尼的机理进行了分析。在此基础上,利用离线数据仿真成功复现了试验过程中的超低频振荡现象,验证了理论分析的正确性,最后对下一步工作提出了初步建议。     

异步联网下云南电网低频与超低频振荡综合抑制策略

异步联网后,云南电网出现了长时间的超低频振荡(Ultra-Low Frequency Oscillation,ULFO)现象.通过对水轮机调速器(Turbine Governor,TG)PID参数的整定,ULFO现象得以有效抑制.但随着TG参数的修改,电网出现了一些隐性问题,如TG与发电机励磁调节器(Generator...     

异步联网后西南电网安全稳定特性分析

针对渝鄂背靠背柔性直流工程投运后,与两华电网异步联网运行条件下的西南电网进行计算分析。研究了异步联网后西南电网小干扰稳定、功角稳定及频率稳定等稳定特性的变化情况。结果表明,渝鄂背靠背后,西南电网小干扰特性变化,尖山近区故障激发弱阻尼振荡成为限制水电通道送出能力的新制约因素。暂态功角稳定性有所提升,不再成为限制川电外送的主要制约因素。频率稳定问题突出,且存在严重的由于水电机组负阻尼效应导致的超低频振荡风险。最后,针对上述风险提出了相应的建议与措施。研究结论对西南电网异步联网后的安全稳定运行提供一定的技术参考。     

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。     

增强型调速器对中国云南电网超低频振荡影响分析

云南电网在部分水电机组中采用增强型调速器,会引发超低频振荡,并严重威胁异步电网频率安全。为揭示水电机组增强型调速器影响云南电网频率的原因,通过对系统频率偏差从不同方向穿越一次调频死区时的动力学行为进行理论计算和时域仿真,论证了增强型调速器在水电机组一次调频死区附近没有稳定平衡点,且当系统频率偏差缓慢穿回一次调频死区时,在超低频段引入约90°的相位滞后,进而降低系统频率安全稳定裕度。最后借助小扰动分析工具计算了包含水轮机、调速器、发电机模型的单机系统特征根,通过对比仿真,说明增强型调速器不仅与水锤效应在超低频段有相似的负阻尼效应,还是引发超低频振荡的扰动源头之一,使超低频振荡持续且无法衰减。     

云南异步电网中频率振荡的分段线性模型分析方法

云南异步联网试验中部分频率振荡现象发生在调速器死区附近,为分析此问题,文中建立了考虑调速器死区的分段线性系统模型。通过稳态和动态行为分析阐明了调速器死区对频率稳定性的影响。研究结果表明,增强型死区可能导致系统不存在平衡点,引起频率在死区附近振荡;同时分段线性化系统的稳定性由各频率区间对应的线性系统特征值决定,系统的负阻尼效应也会导致频率失稳,采用简化系统模型和云南电网实际模型均能仿真再现试验中的不同频率振荡现象。     

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。     

水火电机组调速器死区对超低频振荡的影响分析

超低频振荡是近年来西南电网容易出现的频率稳定问题。现在的研究发现调速器系统是引起超低频的关键因素,通过优化调速器参数是抑制超低频振荡的有效手段。除此以外,调速器的死区作为非线性环节,对超低频振荡的影响很大,利用调速器死区实现抑制超低频振荡成为一种可能。基于此利用频率响应模型,分析水、火电机组的调速器死区对超低频振荡的影响,对如何利用死区配置在不损失调频能力的情况下实现超低频振荡抑制给出合理的建议。     

异步联网条件下直流调制对电网频率特性的影响

随着高压直流输电技术在大功率、远距离输电上的应用,可以实现各区域电网之间的非同步运行,但异步联网条件下区域电网的频率稳定性问题比较突出,成为影响电网安全稳定运行的重要因素.本文基于直流潮流法,同时考虑原动机调速器及直流附加频率控制器的作用,以解析的形式推导出异步联网下电网的频率响应,研究了直流调制参与调频对电网频率稳、...     

异步联网下直流频率调制及其参数对送端系统频率的影响

考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗直流输电工程对所提方法进行仿真,仿真结果验证了直流频率调制抑制送端系统扰动频率峰值的有效性,同时证明了其参与水电调频后可以维持送端系统频率的稳定性。     

大区联网条件下天津电网低频振荡分析

低频振荡问题是大区联网下系统稳定中的一个重要问题,文章利用特征分析和prony检测相结合的方法完成了华北、华中、山东、川渝联网系统中天津电网的低频振荡分析工作。求出了与天津电网相关的低频振荡模式,特别是弱阻尼低频振荡模式。并提出了增强系统阻尼,改进系统小干扰稳定的方法和措施。     

基于统一频率模型的多死区环节对频率振荡影响的分析

电力系统频率振荡是近年来最受关注的频率稳定问题之一。调速器死区对于频率振荡的影响不可忽略,但是目前的研究方法仅能分析单一死区环节,缺乏对于多死区系统的分析方法。为了解决上述问题,文中根据描述函数法的原理,定义应用于非线性组合系统的扩展描述函数,能够定量描述含有多个非线性环节系统的输入、输出关系。然后,基于多调速器的统一频率模型,将配置不同死区的水电和火电机组的原动机和调速器等效为单一的扩展描述函数。在复平面上结合扩展描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹与发电机的奈奎斯特曲线,分析系统的稳定性。最后,根据 2条曲线出现交点的条件,计算出使系统产生频率振荡的扰动临界振幅。所提方法能够定量反映多个死区环节的幅值对频率振荡的影响,实际电网仿真验证了利用死区配置抑制超低频振荡的有效性。     

大区联网条件下四川电网低频振荡再分析

结合诱发低频振荡的四大主要因素和四川实际电网的特点,揭示了大区联网条件下四川电网容易出现低频振荡的原因。通过对四川电网进行低频振荡再分析,研究了网架结构的变化、运行条件、发电机励磁和PSS模型参数以及串补对主导低频振荡模式阻尼的影响。运用多机电力系统二阶解析解对线性一阶解进行二阶非线性修正,通过比较分析一阶和二阶相关因子,有助于发现和认识与主导低频振荡模式相关性最强的发电机组,对配置PSS抑制低频振荡有指导意义。     

基于西南电网异步联网条件下的水电机组超低频振荡抑制技术研究

本文结合西南电网高比例水电占比特性和水电机组频率调节功能现状,探讨了水电机组超低频振荡抑制策略,研究设计了西南电网超低频振荡条件下的水电机组调速系统超低频振荡抑制装置,提出了参数的整定优化方法,并通过半实物化仿真验证了功能有效性,对同类型电网通过水电机组进行超低频振荡抑制具有一定的借鉴作用。     

异步联网对云南电网安全稳定性的影响

南方电网确定了异步联网的技术路线,计划在2016年实现云南电网与南网主网的异步互联,这将对云南电网的安全稳定运行提出新的挑战。本文深入研究了异步联网对云南电网频率稳定性、功角稳定性、小扰动稳定性和电压稳定性的影响,结果表明,异步联网后云南电网频率稳定问题凸显,需要引起高度重视。文章进一步提出了相关安全稳定控制措施的建议。     

广东与香港九龙电网联网16年

介绍了广东与香港九龙电网运行１６年的情况，阐述了联网的发展过程，联网运行的安全稳定技术措施，联网的管理，联网电力电量的交换及联网运行的经验教训。     

增强型死区大小对单机简化系统超低频频率振荡的非光滑分岔影响研究

实际系统中发生了多次与调速系统相关的超低频频率振荡(ultra-low frequency oscillation,ULFO)事故,含增强型死区(阶跃型死区)的电力系统是分段光滑但向量场不连续的Filippov系统,其振荡机理和影响因素复杂.针对含增强型死区的单机水电系统,结合Filippov系统的非光滑分岔理论,分析...     

异步联网下云南电网高频切机优化配置方案

中国云南电网与中国南方电网主网实现异步联网后,外送直流线路故障引发的大量盈余功率使得系统频率稳定问题愈加突出。针对直流闭锁故障,推导了各发电机组对故障盈余功率的贡献因子,并提出了综合考虑故障严重程度和概率的切机优先度指标。随后讨论了高频切机首轮频率和末轮频率的配置原则,并采用动态交叉排序的方法满足被切机组的分散性要求。为提高仿真效率,先通过调节功率估计高频切机的近似解,再利用稳态频率约束修正该近似解,从而完成对每轮切除机组的优化配置。最后,通过应用聚类方法对生成的典型故障进行校验,结果表明所提方法不仅能提高暂态过程中最低频率并能有效降低最高频率,从而更利于系统稳定并规避低频减载动作风险,同时在保证稳态频率处于允许范围内的条件下有效减少了整体切机量。     

死区和限幅环节对简化水电系统负阻尼时切换型振荡的影响

死区或限幅起作用的单机水电系统负阻尼时超低频频率振荡(切换型超低频频率振荡)可对应类Hopf非光滑分岔;同时,死区和限幅决定非光滑系统结构,影响系统振荡特性。有鉴于此,分析了一次调频中死区和限幅环节对死区和限幅参与的单机水电系统负阻尼时频率振荡及其类Hopf非光滑分岔的影响。具体地,首先,分析了典型死区下,有/无限幅的单机系统在突变负荷扰动下的平衡点和故障后轨线的类Hopf分岔特性;进一步,对比分析了有/无限幅、不同死区大小时,单机系统类Hopf分岔特性的变化情况。结果表明,对应振荡发生/消失的类Hopf分岔点受死区和限幅(系统切换边界)的影响。通过增大死区可在一定程度上避免切换型频率振荡的发生,而设置限幅可避免极端负荷扰动下,系统出现频率失稳的风险。