电力系统阻尼特性规律探索

为了探索电力系统阻尼特性规律,给出了电力系统小干扰稳定模型的一般形式,推导了考虑发电机励磁控制作用、定子侧电阻及线路电阻等情况下单机-无穷大系统小干扰分析线性化数学模型.利用特征分析法,分析了定子侧电阻对振荡模式阻尼的影响,振荡模式总阻尼的守恒现象,阻尼守恒成立的基本条件,阻尼在不同振荡模式之间的传递规律.结果表明:随着励磁放大倍数的增加,系统机电模式阻尼减少,系统阻尼由机电模式流向非机电模式;系统引入电力系统稳定器(PSS)后,系统机电模式总阻尼随着PSS放大倍数的增加而增加,系统阻尼从非机电模式流向机电模式.     

励磁机时间常数对电力系统动态稳定性的影响

励磁机时间常数对电力系统动稳定有显著影响.在高放大倍数的AVR控制下,快速励磁较慢速励磁更容易恶化系统阻尼;但是在同时附加励磁控制的情况下,快速励磁可使系统的机电模式根轨迹远离虚轴,机电模式阻尼较大;而慢速励磁下,系统机电模式根轨迹接近虚轴,机电模式阻尼较小,快速励磁优于慢速励磁.通过对一个8机系统在AVR、AVR PSS和分散协调励磁调节三种控制规律下的特征分析和动态仿真表明:有附加励磁时,快速励磁比慢速励磁更有利于电力系统动态稳定性.最后借助特征向量理论揭示了所得结论的数学本质.     

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.     

基于区域极点配置的电力系统低频振荡均匀阻尼控制

提出了电力系统低频振荡的均匀阻尼控制方法.首先分析了电力系统的阻尼特性和实现均匀阻尼控制的条件;然后利用均匀阻尼思想,以系统振荡模式阻尼均匀为目标,提出利用区域极点配置方法设计发电机附加励磁控制器以实现低频振荡的均匀阻尼控制,由于同时配置多个极点到垂直条状区域中,所以避免了控制器对其他振荡模式阻尼的过度削弱,达到了多机系统的协调控制;最后以IEEE 4机11节点和新英格兰10机系统为例,并与精确极点配置法进行比较.仿真结果说明了此控制方法的有效性和鲁棒性,为电力系统低频振荡的抑制提供了新思路.     

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。     

附加励磁阻尼控制器与励磁系统常规功能间的相互影响

附加励磁阻尼控制器(SEDC)是抑制次同步谐振的一种经济且有效的措施.SEDC是励磁系统的附加控制器.文中基于实用励磁系统详细模型,采用RTDS搭建了具有实际工程背景的串联补偿输电系统,对SEDC与励磁系统常规功能,如比例-积分-微分(PID)控制、各种限制、电力系统稳定器(PSS)、调差控制等的相互影响进行了大量的仿...     

电力系统低频振荡和次同步振荡统一模型阻尼分析

电力系统低频振荡和次同步振荡可能存在阻尼耦合,电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置的加入在抑制低频振荡的基础上,会引发系统次同步振荡。从系统阻尼出发,运用小干扰分析法．对低频振荡和次同步振荡实施统一建模,并分析系统的阻尼变化规律。对算例运用特征根分析法．分析比较了PSS、励磁放大倍数以及发电机出力和功率因数等参数变化对系统各振荡模式阻尼的影响。结果表明系统阻尼守恒,且低频振荡与次同步振荡不可共容;在调节以上参数时须考虑对低频振荡和次同步振荡的双重影响。     

复杂电力系统中加入控制器时阻尼的分配

对含有发电机、交直流混合输电线路、TCSC和三种控制器(PSS、DCM和TCSC附加阻尼控制)的电力系统建立线性化模型,并用此模型对单机和四机两例进行分析计算,研究其中一种控制器在另外两个控制器存在于系统时,加入系统的阻尼分配情况,得出结论:加入的阻尼大部分分配给该控制器本身环节对应的模式,小部分分配给系统的其它模式;不同控制器可使不同的非机电模式阻尼转化为机电模式阻尼;PSS安装在不同的地点、TCSC引用不同的机组△ω信号,对于DCM和TCSC加入阻尼的分配趋势无影响;PSS安装在不同的励磁机组上,对于其本身加入阻尼的分配趋势有影响.     

复杂电力系统中加入控制器时阻尼的分配

对含有发电机、交直流混合输电线路、TCSC和三种控制器(PSS、DCM和TCSC附加阻尼控制)的电力系统建立线性化模型,并用此模型对单机和四机两例进行分析计算,研究其中一种控制器在另外两个控制器存在于系统时,加入系统的阻尼分配情况,得出结论:加入的阻尼大部分分配给该控制器本身环节对应的模式,小部分分配给系统的其它模式;不同控制器可使不同的非机电模式阻尼转化为机电模式阻尼;PSS安装在不同的地点、TCSC引用不同的机组Δω信号,对于DCM和TCSC加入阻尼的分配趋势无影响;PSS安装在不同的励磁机组上,对于     

条状电力系统阻尼特性分析及控制措施研究

条状电力系统在未得到有效控制的情况下，其典型特点之一是系统阻尼十分薄弱。本文分析了对此类系统的阻尼特性有较大影响的几种因素。为增强系统阻尼，采用分散控制方法对励磁系统及可控串联补偿的附加稳定控制方案进行了研究，并取得了一些有意义的结果。     

加装感应电机阻尼器的组合式次同步谐振抑制方案

附加励磁阻尼控制器(SEDC)作为一种造价较低的电力系统次同步谐振(SSR)抑制装置,已经应用于多个电力系统的实际工程.但是研究和实验表明,当系统受到大的扰动时,SEDC可能无法彻底抑制SSR的发生.为了弥补SEDC在暂态故障时阻尼不足的缺点,提出了一种组合式SSR抑制方案.通过SEDC的反馈控制持续地提供阻尼,抑制稳...     

基于状态观测器的电力系统阻尼控制

研究了基于状态观测器的电力系统阻尼控制器设计方法.建立了包含4阶发电机模型和3阶励磁系统模型的多机电力系统线性化状态方程,并计算出其矩阵A的特征值和系统阻尼比.通过观察系统的阻尼强弱,根据所要求配置的极点,采用全维和降维状态观测器方法,求出观测器增益和系统反馈增益进行反馈控制.该方法的优点在于不需要测量系统的所有状态变量.在4机2区算例中,求出2种观测器的综合闭环系统的零输入响应,通过比较估测值与实际值的变化情况,验证了该方法改善电力系统阻尼特性的有效性.     

基于规则的STATCOM的控制器设计

了ＳＴＡＴ驿发电机同步及阻尼力矩系数的影响,指出并解释了在某些系统参数及运行条件下固定控制参数的ＳＴＡＴＣＯＭ可能向系统提供零阻尼或负阻尼的现象,分析了ＳＴＡＴＣＯＭ电压控制与阻尼控制之间的矛盾。在理论分析的基础上,了基于规则的协调控制器,数字仿真结果表明该控制方法可在所有的运行条件下有效地提高系统稳定性。这是固定参数控制所无法做到的。     

基于分散控制理论的多机系统低频振荡抑制

常规的电力系统低频振荡抑制措施是在发电机励磁系统中加装电力系统稳定器(PSS),然而它在多机电力系统中的应用并没有充分的理论研究.将大系统分散控制原理应用于多机电力系统低频振荡抑制问题,只要分散阻尼控制器(DDC)的阶数足够高,分散闭环控制系统的低频振荡模态总可以在复平面内任意配置.分析了PSS与DDC的关系,论证了PSS是DDC的一种特殊形式,因而从理论上说明了DDC比PSS优越.将DDC的优化配置表示为一个带不等式约束的非光滑优化问题并用遗传算法求解.以新英格兰测试系统和我国西北电网为算例的计算结果表明,在发电机励磁系统中加装DDC是一种有效的低频振荡抑制新措施.     

励磁附加调差对电力系统阻尼特性影响的机理分析

本文研究了励磁系统附加调差对系统阻尼的影响。将附加调差引入菲利蒲-海佛隆模型,分析附加调差对模型参数的影响。推导出附加调差提供的阻尼转矩系数增量ΔKD随附加调差系数XC变化的曲线为一条二次抛物线,而且这条抛物线的开口方向和位置与励磁参数、发电机参数、运行状况及系统参数有关。证明了此抛物线在以ΔKD为纵轴、以XC为横轴的坐标系中必经过原点,在其他参数确定的前提下,抛物线与横轴的第二个交点是发电机功角的函数。根据此抛物线可全面说明附加调差对系统阻尼的影响情况。现场试验结果与理论推导相符。     

分布式潮流控制器的阻尼控制研究

分布式潮流控制器(distributed power flow controller, DPFC)具有很好的潮流调控性能和安装运维便捷性,已在国内外多个工程进行示范应用。为分析DPFC的阻尼作用机理,基于简单电力系统,构建了含DPFC的系统方程。以表征DPFC子单元对系统调制深度的DPFC输出电压幅值和相角为控制变量,推导了含DPFC简单电力系统的线性化状态方程。构建了DPFC输出电压幅值和相角对系统发电机的电角速度增量、交轴暂态电动势以及强制空载电动势控制作用的表达式。提出了DPFC具备阻尼转速变化能力的判据,得出了当DPFC总输出电压往容性电压方向增大时,系统阻尼也会随之增大的结论。在DPFC输出电压控制环节的基础上,设计了基于相位补偿的DPFC附加阻尼控制器。仿真结果验证了所提方法可以将发散的振荡在较短时间内有效拉回新的稳定点。