基于线性化模型的电力系统强迫功率振荡分析

电力系统强迫功率振荡为持续的周期性小扰动所引起低频振荡现象。基于电力系统的线性化模型,从频域分析的角度阐述了强迫振荡的机理、主要影响因素和工程分析方法,得出如下结论:当扰动频率接近系统固有的振荡频率时,可能激发系统的强迫功率振荡;固有振荡模式的阻尼比越小,强迫功率振荡幅值越大;对系统固有振荡模式参与程度较高的机组上施加扰动,同时输出响应对此模式的可观性亦较好时,强迫功率振荡幅值取得极大值。     

基于全局灵敏度的区间模式阻尼提升策略

互联系统中存在的弱阻尼低频振荡严重威胁电力系统安全稳定运行.针对系统中潜在的区间弱阻尼模式,提出了一种基于全局灵敏度的发电机有功调制策略,在线提高系统区间模式阻尼.首先利用随机子空间辨识算法从系统随机响应数据中提取系统振荡频率、阻尼比等振荡参数;在此基础上利用Sobol'法计算各参调发电机组的全局灵敏度,进而确定提升系统区间模式阻尼的关键发电机组;最后应用定向试探法根据当前运行方式下发电机有功输出及其限额确定有功调整量,从而实现区间弱阻尼模式阻尼的有效提升.IEEE 2区域4机系统和IEEE 5区域16机系统的仿真结果表明,通过全局灵敏度分析方法可以准确地对参调机组进行排序,应用所提阻尼提升策略可以有效提高系统阻尼.     

电力系统低频振荡中的内共振现象研究

内共振是非线性多自由度系统自由振荡的种重要现象。基于内共振机理分析了电力系统低频振荡中的非线性因素影响和模式间的非线性相互作用。系统方程中的非线性项使得模式之间不能完全解耦,存在非线性相互作用,当频率关系合适时,非线性项使得被影响模式发生强迫振荡。电力系统低频振荡分析中要主要关注1:2和1:1内共振,并分析了电力系统中内共振发生的条件。仿真了内共振的具体算例,验证了所提出的内共振条件。内共振导致不同振荡模式间出现很强的非线性相互作用,使得系统的动态行为和线性化系统模态分析的结果存在很大差异,为电力系统中弱阻尼局部模式引发区间振荡等非线性特殊现象的分析提供了种新的机理和思路。     

基于录波曲线的电力系统低频振荡事故原因分析与抑制策略

如何快速确定电力系统低频振荡的原因并进行有效抑制,一直是一个备受关注的课题。提出基于录波曲线的电力系统低频振荡问题分析及抑制一体化新策略。首先,进行系统的特征值分析,根据系统是否存在与现场录波曲线振荡频率一致的振荡模式,判断系统发生的低频振荡属于强迫振荡还是弱阻尼振荡。然后,根据系统振荡的类型采用不同抑制策略,若系统振荡属于强迫振荡,进一步以探测排查的方式确定强迫振荡源的位置并消除振荡源,从而消除低频振荡;若系统振荡属于弱阻尼振荡,进一步通过阻尼转矩分析判断弱阻尼是由励磁系统还是调速系统引起,针对由励磁系统及调速系统引起的弱阻尼低频振荡,分别提出采用配置电力系统稳定器及优化调速系统参数进行振荡的抑制。方案的有效性和正确性通过实际系统的算例得到验证。     

超低频振荡中的区间联络线功率振荡现象及机理

超低频振荡是指一次调频中阻尼不足引发的频率整体振荡,一般认为不存在相对振荡情况。然而,在实际区域互联电网的研究中发现,系统频率在超低频振荡的同时,区间交流联络线功率也存在同频振荡现象。文中以两区域互联系统为研究对象,首先,基于分区域等值的统一频率模型,仿真分析了超低频振荡中联络线功率振荡的现象和特征。然后,基于阻尼转矩理论定义了区域电网的综合频率调节效应系数,继而从线性系统稳态频率响应视角提出该现象的发生机理,并讨论了影响因素。研究表明,如果区域之间的综合频率调节效应系数存在差异,即使在超低频振荡达到稳态振荡后,也会导致区间联络线发生与超低频稳态振荡频率相同的功率振荡。最后,以实际电网算例进行了验证,并讨论了该现象可能存在的危害。     

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。     

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析。提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低。同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象。对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性。     

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析.提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低.同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象.对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性.     

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。     

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.     

电力系统强迫功率振荡的基础理论

以单机无穷大系统模型为基础,阐述了电力系统强迫功率振荡的基础理论,分析了影响电力系统强迫功率振荡的主要因素,并对单机无穷大系统的强迫功率振荡进行了仿真验证。电力系统强迫功率振荡理论指出,持续的周期性小扰动会引起电力系统强迫振荡,当扰动频率接近系统固有振荡频率时,会引起系统谐振,导致大幅度的功率振荡。谐振引起的强迫振荡的幅值与扰动的幅值、系统固有的振荡阻尼大小有关:扰动的幅值越大,谐振幅值越大;系统固有的振荡阻尼越强,谐振幅值越小。谐振引起的强迫振荡的表现形式类似于属于自由振荡的电力系统负阻尼低频振荡,但两种振荡的起因不同。     

电力系统区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性

区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性是电力系统区间振荡特性研究的重要问题。结合华东互联系统工程实例,对该问题着重进行了理论分析和探讨。定义了2机互联系统机电振荡模式的特征值对发电机转子相对角的灵敏度。通过对灵敏度符号变化规律的推导,获得了机电振荡模式的阻尼随转子相对角大小变化的一般规律。在此基础上,将区间振荡阻尼与区域间送电功率的关系特性问题,转换为2等值机互联系统机电振荡模式的阻尼与转子相对角关系特性问题,进而给出理论分析和解释。研究工作对于全面、准确掌握区间振荡的复杂特性有一定的指导意义。     

采用可控串补技术解决华东-福建联网低频振荡问题

华东—福建联网后出现的低频振荡问题将威胁电网的安全稳定运行,为此,对联络线采用可控串补技术解决低频振荡问题作可行性研究。在分析2007年华东—福建联网低频振荡问题的基础上,对联络线采用可控串补进行方案设计。利用德国西门子公司开发研制的电力系统仿真软件NETOMAC,对华东—福建联络线采用固定串补方案和可控串补方案进行频域分析和时域分析研究。研究结果表明,采用可控串补方案可以很好地解决华东—福建电网互联后联络线上的低频振荡问题。     

弱互联大区电网联络线功率振荡研究

以华中华北两大电网特高压互联为大背景,研究大扰动(跳机、直流闭锁)下弱互联系统联络线有功功率波动峰值问题.结合实际振荡过程分析了联络线功率波动的特点.通过两机系统模型对联络线功率波动最大值进行了理论推导,分析了影响联络线功率波动峰值的相天因素.指出波动峰值与联络线两侧系统电磁功率突变量的差值成正比,与故障侧系统和对侧系统转动惯量的比值成反比.由于系统电磁功率突变量的差值与故障位置紧密相关,实际系统中故障地点距离联络线落点越近转移比越小.采用华中华北联网系统作为算例对相关结论进行了验证.     

从一个实例看分散控制错误引发强迫功率振荡的可能性

针对一起由分散控制系统设置错误引发的机组安全事故,分析了事故的发生原因,并建立了汽轮机调节系统模型,利用实时仿真平台再现了事故经过。进一步地,利用电力系统综合分析程序PSASP建立的单机无穷大系统研究并分析了此时分散控制系统故障引起电力系统强迫功率振荡的可能性。研究结果表明,分散控制系统故障可能造成电力系统强迫功率振荡,且分散控制系统控制器的运算周期影响了强迫功率振荡幅度。     

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。     

由风力发电引起的电力系统强迫功率振荡

强迫功率振荡理论可以解释电力系统非负阻尼功率振荡,建立了风力发电机组模型,仿真分析了计及风电场接入电网时风速扰动引起系统传输功率的振荡的情况,结果表明,风速扰动的频率接近或等于系统功率振荡的固有频率时,会引起大幅度的功率振荡.且随着风速扰动幅值的增大,系统功率振荡的幅值也增大.     

IPC增强互联系统稳定性控制策略研究

基于相间功率控制器IPC(Interphase Power Contmller)互联系统,比较了保证电网互联的IPC同步策略。从暂态振荡能量函数角度分析了联络线功率振荡的机理．提出通过调节联络线功率不断削减互联系统暂态振荡能量．从而达到阻尼联络线振荡的IPC参数控制策略。设计了IPC自适应模糊控制器,选择联络线两端电压相位差与联络线功率作为控制信号．对增益系数进行自适应模糊调节。以4机双区域测试系统为例,分多种情况进行了暂态时域数值仿真。仿真结果表明：该控制器能够保证互联系统同步,并有效阻尼联络线功率振荡,联络线传输功率和关键节点电压等指标也可得到保证．     

华东-福建联网低频振荡问题分析

华东福建联网后出现的低频振荡问题将威胁电网的安全稳定运行.在简单介绍电力系统小干扰稳定基本概念的基础上,利用电力系统仿真软件NETOMAC,通过小干扰稳定频域分析法和时域分析法研究2007年和2010年华东福建联网低频振荡问题,重点关注福建相对于华东主网三省一市的的区域振荡模式.对华东福建联络线不同传输功率对区域振荡模式的影响,以及负荷特性对小干扰计算结果的影响作了相应的研究.