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。     

调速器死区对水电高占比电力系统频率稳定的影响分析

云南电网在交流联络线断线后发生了死区附近的频率振荡现象.为此,文中对此现象进行了研究.首先,在单机系统的传递函数中加入调速器死区环节并对死区进行分段建模;然后,对不同扰动下的频率进行解析求解,从数学上解释了含普通型死区的系统相轨迹曲线连续、而含增强型死区的系统相轨迹曲线不连续的原因;接着,通过频率解的特征和稳定点证明了含增强型死区的正阻尼系统在特定扰动下会出现频率振荡的结论,并给出了振荡发生的条件.最后,通过多机系统的数值仿真验证了理论分析的正确性.     

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。     

水轮机微机调速系统中人工频率死区控制

提出了水轮机微机调速器中的人工频率死区控制的新技术，它能有效地保证机组进行死区的稳定性和死区内调节功能的正确性，避免机组出死区时调速器输出跳动，从而大大提高微机调速器的调节性能。     

调速死区和限幅参与的火电机组超低频频率振荡及近似分析

水电系统中多次出现与调速死区和限幅相关的超低频频率振荡现象,而火电系统中是否存在类似风险有待研究。首先建立了考虑死区和限幅的单机火电非光滑动力系统模型,然后分析了参数变化时火电系统的平衡点、调节区域阻尼特性以及超低频频率振荡风险,并结合描述函数法近似分析了非光滑振荡特性。结果表明,正阻尼时单机火电系统存在死区和限幅参与的超低频频率振荡现象,其与传统光滑系统负阻尼下的振荡不同,无法用平衡点特征根进行分析,但可采用描述函数法近似分析其振荡频率和幅值特性。     

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。     

调速器附加控制对孤立电网频率稳定的作用

单纯的频率反馈控制无法及时进行功率平衡,易使系统频率发生较大偏移和振荡;功频电液调速器虽然能够对功率进行控制,但对一次调频却有反作用。针对上述问题介绍了调速附加控制,将功率偏差作为反馈量,设计了包括比例式、最优PID式、模糊式3种附加控制器,通过孤立电网的仿真验证了这3种调速附加控制在孤网中的效果。     

计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略

针对风电机组与储能系统频繁参与电力系统调频带来的机械疲劳及循环使用寿命的问题,提出一种计及调频死区的柔性风储联合频率控制策略。首先,构建含风储调频死区的系统频率响应模型,明晰调频死区变化对电网频率的动态影响;其次,通过人工设置调频死区,确定风储系统调频动作时机及限制其调频深度,将受扰系统的频率响应阶段分为无响应区、风机响应区、风储过渡区和储能响应区,同时风机在考虑有效旋转动能的基础上参与调频,平抑电网频率波动;然后,通过设置风储过渡区可有效缓解风机退出调频带来的机械疲劳问题,储能装置在荷电状态约束的条件下参与调频,遏制电网频率突变;最后,利用大扰动激励法,在连续变动风速场景下验证了所提策略的有效性。     

异步联网下控制器死区对电网频率影响分析

针对云南电网异步联网后超低频振荡问题严重的问题,首先通过特征分析法推出水轮机调速器中水流时间常数与调差系数对系统阻尼比的影响,采用Nyquist方法分析在发电机外部加入FLC环节后增加了系统的稳定裕度,并基于描述函数法研究控制器中死区对系统稳定性的影响;其次,采用4机2区域模型,验证调节控制器参数对抑制系统频率波动的有效性;最后,基于云南电网实际数据,仿真验证了一次调频与FLC协调控制过程,结果显示改变水轮机调速器死区大于FLC死区时,有利于抑制频率的波动。     

计及弧道电阻效应的电网频率稳定性分析

电力系统短路故障时形成的弧道电阻一般对电网频率稳定性影响不大,在仿真计算中通常予以忽略,但当保护拒动故障持续时间远大于通常短路故障时,弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响将变得不容忽视。研究了弧道电阻效应对电网频率稳定性的影响,以2005年海南电网事故录波为依据,分析了调速系统调差系数、死区和调速器停运对电网频率稳定性的...     

汽轮机调速系统参数对电力系统阻尼特性的影响

建立了电力系统稳定计算用汽轮机及调速系统的数学模型并对其进行了适当的简化.频域分析和时域仿真表明,不同参数配置下的汽轮机调速系统对电力系统的影响不一样,它可能增加系统的阻尼,也可能减小系统阻尼.放大倍数不改变系统的分界频率,但阻尼大小、时间常数和纯延时等非线性环节是影响分界频率的主要因素.汽轮机调速系统对电力系统阻尼特...     

虚拟调速器对VSG暂态功角稳定影响机理分析

作为重要的一次调频环节,虚拟调速器(VG)对于大扰动下虚拟同步发电机(VSG)保持暂态功角稳定非常重要。以低通滤波(LPF)和高通滤波(HPF)型VG为研究对象,分别构建相应的VSG暂态大信号模型,采用扩展等面积定则分析考虑不同调速器时的VSG暂态功角稳定机理,并利用相图法量化研究VG控制参数对VSG暂态功角稳定的影响。研究发现,VG截止频率的减小会提高系统暂态功角稳定,LPF型VG增益的增加会增强系统暂态功角稳定,而HPF型VG增益的增加会造成系统暂态功角稳定先增强后减弱,且当VG的增益和截止频率相同时,LPF型VG比HPF型VG具有更大的系统暂态功角稳定裕度。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

A study of AC link and DC link method for wind power generation connected to electric power system

In this paper, grid‐connection of wind power generators was evaluated from the viewpoint of frequency fluctuation. Wind power generation is a power generation method that depends on natural energy, and there is some concern that it may exert a negative influence on electric power quality. As a result, it is necessary to maintain high electric power quality when wind power generation is connected to the grid. The AC link method, the AC‐DC link method, and the DC link method are alternatives for grid connection of wind power generators. The model system was constructed with the use of a synchronous generator and an induction generator as wind power generator, and verification experiments were performed. Verification experiments using the various grid‐connection methods for each generator were conducted. The steadiest frequency characteristic was obtained in the DC link method. In particular, the stability level was highest in the wind power generation system using the DC link method with a wound‐rotor induction generator. Generally, induction generators are grid‐connected by the AC link method. Therefore, grid‐connection of induction generators by the DC link method appears effective from the viewpoint of frequency fluctuation. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 178(3): 21–30, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21196     

利用暂态能量分析同步发电机调速控制对稳定性的控制效果

故障期间形成的暂态能量造成发电机的摇摆振荡，故障切除后，该暂态能量（TE）是增加还是减少将决定发电机的振荡是增幅还是减幅，TE反映了发电机稳定性受到危害的程度.以单机无穷大系统为例，给出了不同故障类型下TE随时间变化的曲线，分析了汽轮机模型、水轮机模型以及调速系统附加鲁棒控制（GAHC）对TE的影响.通过理论分析和对比仿真实验得到的TE和转速曲线表明：汽轮机调速系统有助于TE衰减，水轮机的水锤效应在故障开始后的一段时间内不利于TE的衰减;从理论上证明了GAHC加快TE衰减提高同步发电机稳定性的作用;利用TE能够定量直观地评价控制方法对发电机稳定性的控制效果。     

基于调速系统等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测

电力系统发生扰动后的最低频率预测是电力系统频率安全稳定分析的重要内容。提出一种基于调速系统一阶等值模型的电力系统发生扰动后最低频率预测模型。在传统的平均频率响应模型的基础上,将各调速系统的动态模型等值为一阶模型,并对调速系统的反馈输入进行不同形式的线性化近似,进而实现对平均频率响应闭环模型框架的开环处理,最终根据最低频率出现时刻的边界条件,建立耦合系统最大频率偏差的非线性代数方程。通过求解非线性代数方程组即可得到最低频率。通过与PSS/E中10机39母线系统的仿真结果进行比较,证明了所提算法能够快速、准确地计算得到系统发生扰动后的最低频率。     

面向超低频振荡的水电调速器与SVC附加频率控制参数联合优化

互联电网超低频振荡抑制对系统安全稳定运行至关重要,现有研究仅考虑水电调试器PI控制参数优化的措施,可能导致水电调频能力降低。随着电网中静止无功补偿器(SVC)数量的显著增长,通过SVC附加频率控制为超低频振荡抑制提供了新的思路,于是提出了一种SVC附加频率控制与水电调速器PI参数联合优化方法。首先,建立了包含水轮机和SVC的单机单负荷系统等值模型,分析SVC的附加频率控制原理,并分析所提模型对系统超低频振荡的抑制作用;在此基础上,以超低频振荡阻尼系数和水电机组一次调频性能为优化目标,通过优化设计控制器参数以提升系统整体的超低频振荡抑制能力;最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了水电机组和SVC仿真模型,对所提方法进行有效性验证。仿真结果表明,该方法可有效提升高比例水电电网超低频振荡阻尼能力,同时提升水电机组调频能力。     

交流变频调速器在锅炉制造行业热处理炉风机上的应用

阐述了变频调速节能原理和调速系统组成，从锅炉行业热处理炉风机节能改造入手，交流电动机应用变频调速技术，解决原设备效率低、耗能大的问题，降低了电机转速，减少了噪声对环境的污染，节能效果明显。     

水轮机调速器与电网负荷频率控制

在现代电力系统中，水轮机调速器已成为水轮机控制系统的控制核心。文中叙述了水轮机调速器与电网负荷频率控制之间的关系，分析了调速器在电网一次调频、二次调频中的作用、静态特性和动态特性;通过建模、仿真及现场试验，提出了机组并联于大电网工况下的调速器PID参数整定范围和应有的机组功率控制模式。