同步发电机的新型励磁系统

为提高电力系统的暂态稳定性,提出一种基于全控器件的新型励磁系统.该励磁系统能通过直流励磁和与机端交换无功的双通道为系统提供阻尼,起到STATCOM和常规励磁的效果.通过PSASP环境下多机系统的仿真研究,表明新型励磁系统能够迅速阻尼功率振荡,维持良好的机端电压特性,较常规自并励励磁系统表现出更好的动态性能.     

使用双励机提高远距离输电线路的稳定性

本文介绍了双轴励磁同步发电机（双励机）的两种励磁控制方式以及使用双励机提高远距离输电线路稳定性的效果，计算机仿真和动模实验表明：双励机的励磁绕组结构使得双励机具有良好的可控性，能充分发挥励磁控制的作用。使用双励机能大幅度地提高系统的静态稳定功率极限和暂态稳定功率极限，并具有很强的进相运行能力和较好的动态特性。     

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。     

励磁系统参数测试及其分析

对励磁系统主要参数的要求及其测试中的问题进行了分析。介绍了采用微机型多功能测试仪测试励磁特性一，发电机空载和负载阶跃响应等，从而计算励磁控制系统稳态和暂态增益，以及电力系统稳定器对阻尼低频振荡的影响。该仪器可打印输出动态过程中各量的响应曲线，可同时实测励磁电压，电流，发电机电压，电流，计算出有功，无功功率；测试简便，精度高，可满足建立励磁系统数据库的要求，为电力系统稳定计算提供可靠的励磁参数。     

励磁附加控制对电力系统稳定器的影响实例分析

惠州抽水蓄能电站的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)在励磁附加控制投入后引起功率自发振荡,根据实测的频率特性进行原因分析.励磁附加控制的引入改变了励磁系统的无补偿特性,基于相位补偿原理配置的PSS反而削弱了机组阻尼,因而引起功率振荡.指出惠州抽水蓄能电站在正常运行方式下不应投入励磁...     

基于改进型LOEC的同步发电机扰动下的最优励磁控制系统

LOEC考虑了电力系统多个控制目标的综合,并采用最优化设计,因而在平衡点附近具有较好的动态性能和适应性,但当扰动过大时,系统性能将变差,同时控制缺少对端电压的控制。提出了具有宽适应范围的励磁控制系统的最优励磁控制器。设计方法对变量的选择进行了改变,以转速偏差微分代替了常用最优励磁控制系统的电磁功率偏差,并增加对端电压的控制。改进后的励磁控制系统适应性得到提高。仿真计算结果表明,改进的励磁控制器具有调节范围宽,抗扰动性强的特点。     

具有新型PSS的励磁系统建模与仿真

结合实际运行工况,在MATLAB/Simulink环境下,准确建立大型同步发电机励磁系统模型,包括采样单元、控制单元和功率单元等模型。以励磁调节器PID控制为主控制,以新型电力系统稳定器（PSS）为辅助控制,并在暂态条件下进行仿真,仿真结果表明：PID＋PSS控制的励磁系统具有满意的阻尼特性,克服了普通励磁调节器在抑制低频振荡等方面存在的不足,使发电机的抗扰动能力、抑制低频振荡、故障恢复等性能优于单纯的PID控制励磁系统。     

辅助励磁控制对电力系统稳定性的影响研究

在PSCAD环境中建立了PSS辅助励磁控制系统的仿真模型,并针对该系统进行PSCAD仿真验证。通过对比有无PSS辅助励磁控制的情况下,系统励磁电压以及发电机有功功率稳定性在不同扰动中的变化,分析了PSS辅助励磁控制对电力系统稳定性的影响。结果表明PSS对低频振荡有良好的抑制作用,能显著提高系统稳定性。     

电力系统稳定器对电力系统动态稳定的作用及与其他控制方式的比较

给出了电力系统稳定器（ＰＳＳ）在提高电力系统动态稳定作用的仿真研究结果。结果表明,对于单机无穷大母线系统ＰＳＳ可以把动态稳定极限提高到线路极限,对快速励磁系统是如此,对常规励磁系统（Ｔｅ＝０．５ｓ）也是如此。对多区互联复杂电力系统,ＰＳＳ也可以把负阻功率振荡改善为强阻尼功率振荡（阻尼比大于０．１）。文中还给出ＰＩＤ＋ＰＳＳ励磁控制方式和最优励磁控制方式在设计指导思想、控制信号选择、参数选择、适用励     

采用协同控制理论的同步发电机非线性励磁控制

提出了一种基于协同控制理论的非线性励磁控制器。首先依据同步发电机励磁控制的基本要求和特点,选择机端电压、有功功率和转子角速度三个变量的偏差的线性组合构成流形,以保证有效控制机端电压和抑制系统功率振荡。然后以同步发电机非线性模型为对象,推导出了非线性协同励磁控制器（Synergetic excitation controller,SEC）的控制律,并根据电力系统的运行特性,探讨了控制器参数的选取原则。最后,单机无穷大系统仿真结果表明,无论在大扰动还是在小扰动下,所提非线性协同励磁控制器比常规的AVR+PSS方式下的励磁控制器都能更快更精确地调节机端电压,还能够有效地抑制系统的功率振荡。     

光伏电站抑制电网机电振荡的物理机制研究

通过2个受控电流源来描述光伏在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,并据此建立了光伏参与机电振荡抑制时的电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了光伏在振荡抑制模式下影响同步机电系统惯量水平、阻尼能力、同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:若光伏系统根据系统机电振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态地调控其输出的有功、无功功率,则电网的阻尼能力、同步特性、惯量水平将被等效地改变。因此,光伏系统可以根据电网运行需求主动地调控系统的振荡幅值、振荡周期以及振幅的衰减速度。仿真结果验证了光伏系统抑制电网机电振荡机理分析的正确性。     

低频振荡时的汽轮机调速控制方式在线调整策略

现场运行证明,若汽轮发电机组发生低频振荡,则可尝试改变调速系统控制方式以抑制振荡。已有研究表明,若电网侧的低频电功率振荡扰动引起机械功率共振,会使转子角振幅大幅增加。因此,分析了汽轮发电机组调速系统在串级比例—积分（PI）和2种单级PI控制方式下的阻尼特性和频率特性,提出了控制方式的调整策略,以避开共振频率点。仿真表明,发生共振时,通过调整调速系统的控制方式,能有效地降低转子振幅。该方法依托调速系统的现有功能进行低频振荡抑制,便捷有效且能在线调整,对系统的稳定运行具有现实意义。     

统一潮流控制器(UPFC)对次同步振荡的影响及抑制策略

FACTS等快速控制装置在一定条件下可能激发电力系统的次同步振荡问题,导致发电机轴系失稳,造成重大事故,危害电力系统的安全稳定运行。UPFC作为一种新型FACTS元件,虽然能实现母线电压控制和线路有功、无功功率的调节,但对次同步振荡影响的研究较少。同时,目前的UPFC阻尼控制器多针对低频振荡模态。故在搭建UPFC模型的基础上,运用测试信号法,研究了系统运行参数和UPFC电压有功控制等对次同步振荡的影响,并设计了相应的UPFC附加阻尼控制器。在IEEE第二标准测试系统上的计算机仿真说明,该控制器能有效提高多个扭振模态的电气阻尼,抑制系统的次同步振荡。     

改善含风电场虚拟惯量互联电力系统稳定性的自适应鲁棒滑模控制策略

在以风电为代表的可再生能源大规模接入传统电力系统的背景下,非同步机电源与同步机电源之间的耦合作用以及风电出力的不确定性,使互联电力系统稳定性控制面临复杂的运行场景。针对该问题,基于功率平衡原理建立考虑双馈风电机组虚拟惯量影响的同步发电机组等效转子运动模型,将系统参数协调性及故障因素统一表达为等效惯量参数摄动及有界的不确定扰动;运用滑模变结构方法,结合等效惯量和等效阻尼的可变性及可控性,提出一种自适应鲁棒滑模控制策略以改善互联电力系统的动态稳定性。理论分析和仿真结果表明,与传统的虚拟惯量控制方法相比,所提控制策略能够更好地抑制频率振荡,降低频率变化率以及相对功角振荡幅度。     

发电机高压侧电压控制在抑制云广直流孤岛过电压中的作用

云广直流送端孤岛运行方式下发生直流闭锁时,系统将产生很高的工频过电压,是孤岛运行控制的关键问题。扰动后电压动态过程可分为不同阶段,文中分析了不同阶段影响过电压水平的主要因素。扰动后数百毫秒后的第2阶段电压虽然低于第1阶段,但持续时间较长,电压控制的要求更高,而且受发电机励磁控制的影响显著。短路比和过电压水平密切相关,提出了分阶段短路比的概念。发电机高压侧电压控制通过减小发电机侧恒定电压源和系统之间的电气距离,增大扰动后第2阶段的短路比,抑制过电压,并保证正常运行时合理的电压水平和无功分配。仿真结果验证了高压侧电压控制抑制过电压的效果。     

风电扰动与负荷扰动叠加引起的系统强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可理解为电力系统非负阻尼功率振荡.本文仿真分析了风电场(由3种不同风力发电机构成)接入电网时风扰动与负荷功率随机波动相叠加所引起系统传输功率振荡情况.仿真结果表明:对于不同风力发电机组成的风电场,扰动引起的系统传输线功率振荡幅度是不一样的;渐变风和随机风分别与负荷扰动叠加时,引起的传输线功率振荡幅度最大...     

DFIG风电机组协同SVG抑制电网低频振荡方法

随着风电渗透率的日益增加,电力系统阻尼不足时易发生低频振荡,双馈风电机组（DFIG）可解耦控制有无功和无功输出,有利于增强系统阻尼。提出一种DFIG协同静止无功发生器（SVG）并网的方法,采用附加阻尼的控制策略,接入控制系统的功率控制节点,改变参考装置的有功和无功参考电流,实现装置动态输出功率,抵消功率增量,对系统中产生的功率振荡进行抑制。搭建DFIG协同SVG并网的4机2区域系统的控制系统模型,添加附加阻尼控制信号,控制DFIG输出的有功功率和SVG输出的无功功率,改变系统的特征根,并基于Prony方法分析振荡信号各模态。结果表明：该方法能够有效提供正阻尼,抑制系统低频振荡,加速振荡波形平息,提高电力系统的小干扰稳定性。     

DFIG风电机组协同SVG抑制电网低频振荡方法

随着风电渗透率的日益增加,电力系统阻尼不足时易发生低频振荡,双馈风电机组（DFIG）可解耦控制有无功和无功输出,有利于增强系统阻尼。提出一种DFIG协同静止无功发生器（SVG）并网的方法,采用附加阻尼的控制策略,接入控制系统的功率控制节点,改变参考装置的有功和无功参考电流,实现装置动态输出功率,抵消功率增量,对系统中产生的功率振荡进行抑制。搭建DFIG协同SVG并网的4机2区域系统的控制系统模型,添加附加阻尼控制信号,控制DFIG输出的有功功率和SVG输出的无功功率,改变系统的特征根,并基于Prony方法分析振荡信号各模态。结果表明：该方法能够有效提供正阻尼,抑制系统低频振荡,加速振荡波形平息,提高电力系统的小干扰稳定性。     

直流微电网的惯性与阻尼自适应协调控制

随着分布式发电单元的不断接入,直流微电网逐渐呈现出低惯性和弱阻尼特性,直流母线电压会随着功率扰动而发生突变或失稳。采用变下垂控制为系统提供虚拟惯性。通过根轨迹分析可知变下垂控制为系统提供虚拟惯性的同时会削弱系统的阻尼,使直流微电网出现持续振荡的风险。在此基础上,设计一种虚拟惯性与阻尼的自适应协调控制策略。其控制函数以电压为自变量,在大扰动和小扰动情况下,能够为系统提供虚拟惯性和有源阻尼,从而改善直流微电网的低惯性和弱阻尼特性,保证系统的安全稳定运行。通过在Matlab/Simulink仿真平台上搭建直流微电网模型,验证了所提协调控制策略的有效性。