直流附加阻尼控制在灵宝背靠背工程中的应用

经过系统小信号稳定分析发现 ,河南与湖南电网之间存在弱阻尼的区域振荡模式 ,河南电网还有次弱阻尼的局部振荡模式。位于河南电网的灵宝背靠背直流系统可发挥直流快速调节特性的优势改善交流系统的稳定性 ,其中对交流系统振荡的附加阻尼控制是直流可采用的措施之一。     

基于变点探测的功率振荡数据挖掘

针对当前功率小幅振荡数据挖掘的不足,引入了变点探测方法判断系统是否发生振荡、主要参与机组以及振荡何时进入平稳阶段,从而提出了一种新的大电网功率振荡特征挖掘方法。该方法通过在海量广域测量系统(WAMS)数据中挖掘电网振荡信息,根据变点探测方法获取的极值特性区分弱阻尼的低频振荡以及强阻尼快速衰减过程,并在弱阻尼振荡情况下确定Prony分析时间窗的起点,从而获取更为准确的振荡模式和强相关机组信息。通过新英格兰10机39节点系统仿真和河南电网WAMS实测振荡数据挖掘验证了所提方法的有效性,结果表明该方法能够从海量数据中有效挖掘大电网振荡特征,并准确识别系统模式信息。     

江西电网小扰动稳定性分析

“十一五”末至“十二五”期间,随着国家特高压骨干网架的逐渐形成并联入江西,江西电网内部结构以及与其它省网区域间的联络情况发生较大变化,低频振荡将成为江西电网安全稳定的主题之一。为此,采用基于特征值分析法的小干扰稳定分析方法对江西电网2015年夏季大负荷方式的小于扰稳定进行了研究,研究表明江西电网正常大方式的各种振荡模式的阻尼特性较好。     

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响

建立了异步风力发电机组的小干扰稳定数学模型，研究了风电场接入电网后电力系统的小干扰稳定分析方法并实现了其工程应用。通过对含有大容量高比例风力发电的实际电网的计算分析表明，风电场的运行状态对电网的低频振荡模式和振荡特性有一定影响。风电机组出力的变化，使网内常规机组的运行方式发生变化，从而导致一些局部振荡模式出现或消失。网内和网间各大机群间的振荡模式没有发生变化，但振荡特性发生变化，且增加了与风电场强相关的振荡模式，这些振荡模式一般具有较好的阻尼特性。     

大规模风电外送对电力系统小干扰稳定性影响

推导了双馈机组用于小干扰稳定分析的数学模型,包括轴系模型、桨距角控制模型、双馈电机模型、转子侧及网侧变频器控制系统模型等。针对通辽外送型电网大规模风电接入,分析了风电接入后对系统振荡模式及阻尼特性的影响。通过对系统不同运行方式、相同运行方式下不同发电负荷水平以及传输风电和火电的特性对比分析等,系统研究了大规模风电外送对电力系统小干扰稳定的影响。研究表明,大规模风电接入后风电场不同的运行状态及出力水平会对系统的振荡及阻尼特性产生影响;系统不同的运行方式可能会使某些区域内振荡模式出现或消失,但这些模式的阻尼比一般较高,同时也会改变有大机群参与的区域间模式的振荡及阻尼特性。     

电力系统低频振荡实时控制

低频振荡实时控制方法将小干扰稳定在线控制策略或设定的离线策略应用于控制实际发生的低频振荡。通过小干扰稳定计算得到电网的弱阻尼模式,分别计算将各弱阻尼模式的阻尼提高到不同档位的控制措施。在电网发生低频振荡时进行在线分析,采用实测主导模式的频率筛选出候选的模式集,根据振荡中心的信息在小干扰稳定性分析中对设备进行分群,并根据设备分群信息确定与实测主导模式对应的模式,根据实测主导模式阻尼与临界安全阻尼门槛值的差值确定对应的小干扰稳定计算得到的控制措施。若没有与实测主导模式对应的模式,则从离线策略表获取辅助决策信息。最后通过自动发电控制(AGC)系统或调度员命令实施相应的控制策略。     

光伏发电系统抑制电力系统功率振荡的机理

光伏(photovoltaic,PV)发电系统可通过动态调控注入电网的有功功率、无功功率来改善电力系统的功率平衡特性,从而抑制电网功率振荡现象。为揭示PV抑制电网功率振荡的机理,通过2个受控电流源来描述PV在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,建立了PV抑制功率振荡时电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了PV在振荡抑制模式下影响同步机系统惯量水平、阻尼能力以及同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:根据系统振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态调控PV输出的有功、无功功率,能改变系统的惯量水平、阻尼能力、同步特性,从而可对系统功率振荡的幅值、周期以及振幅的衰减速度进行有效的调控。     

基于投影寻踪的低频振荡阻尼预测

在电网的运行状况发生改变时,如果能够及时掌握系统阻尼的变化趋势和范围,对电力系统可能产生的弱阻尼模式采取及时有效的控制措施,防范低频振荡的发生,就为电网的安全稳定运行设置了一道安全防线,实现这一切依赖于对电力系统低频振荡模式的阻尼进行准确预测。提出了一种基于投影寻踪的阻尼预测方法,并结合华中电网川豫振荡模式的工程实例对该方法的有效性和准确性进行了对比验证。结果表明,该方法能够满足工程可信度要求,准确预测出系统在当前运行方式下低频振荡模式的阻尼情况,从而为实现低频振荡的在线监测和控制提供依据。     

负荷特性对跨区大电网低频振荡的影响研究

研究了动静态负荷特性对跨区域互联电网低频振荡阻尼特性的影响.介绍了电力系统研究中常用到的静态和动态负荷模型,其中动态负荷模型为考虑感应电动机机械暂态过程的电动机和恒定阻抗的组合.以研究电力系统低频振荡常用的单机无穷大系统(Phillips-Heffron模型)为例,运用阻尼转矩分析法.对模型中分别采用动静态负荷模型时,系统振荡模式的阻尼转矩系数进行了分析计算.并列写出其详细表达式.在4机2区域系统中对采用不同负荷模型及其相关参数发生变化时区域振荡模式的阻尼和频率特性进行了计算仿真,得到了系统阻尼比随负荷特性增大或减少的变化趋势.并且在跨区域大电网及华中电网2008年枯小运行方式下对相关结论进行了验证.计算结果与理论分析和仿真结果一致.     

机侧与网侧多通道附加阻尼控制器参数协调综合抑制低频振荡和次同步振荡

由于低频振荡与次同步振荡存在阻尼耦合,针对一种特定振荡模式设计控制器,会对其他频段的振荡模式造成不利的影响。综合考虑低频振荡与次同步振荡这2种模式,基于模式分离方法设计机侧与网侧附加阻尼控制器,将阻尼耦合问题转化为控制器之间的参数协调优化问题。使各控制器之间以及对应同一振荡模式的各通道之间的参数协调配合,以综合抑制低频振荡与次同步振荡,最大限度地降低模式之间的阻尼耦合;在协调优化过程中,对次同步振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,即次同步振荡模式的频率越大,其所需阻尼比的阈值越小。特征值分析与时域仿真结果均表明,所提协调控制策略能显著地改善系统各频段的阻尼特性;相比于传统的阻尼控制策略,所提协调控制策略具有更好的阻尼效果。     

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.     

基于模式能量流法的互联电网功率振荡能量解析与主振荡路径识别

针对互联电力系统的功率振荡现象,为了能够深入剖析,构建了模式能量流函数,对互联电力系统的功率振荡进行网络模式能量的求取,并进行能量解析。在此基础上,利用所建立的基于广域量测信息的模式阵型指标,判别系统功率振荡发电机分群情况,同时根据所建立的主振荡路径判别指标对系统主振荡路径进行辨识,得到系统能量交互的主振荡路径。通过对4机两区和8机36节点算例进行仿真,验证了所提出的互联电力系统功率振荡能量解析与主振荡路径识别方法的有效性。     

基于功率变化量的电网振荡解列判据与算法研究

分析了系统发生振荡时各电气量尤其是有功功率的变化规律,提出了基于有功功率变化量的电网振荡解列判据。为满足振荡情况下电气量计算的要求,利用基于瞬时采样值的微机算法进行计算并对该算法进行了验证。仿真结果表明,该判据不受运行方式和电网结构变化影响,能可靠检测系统振荡,判据简单。基于瞬时采样值进行电气量计算的算法简单可靠,计算量小,计算速度快。     

多机电力系统的强迫功率振荡特性研究

推导了多机电力系统强迫功率振荡近似稳态响应的表达式,在此基础上应用左右特征向量和参与因子等参数对多机系统发生强迫功率振荡时的振荡分布特性、扰动源位置对系统响应的影响等问题进行了分析。介绍了应用电力系统仿真软件DIgSILENT进行电力系统小干扰稳定性分析的一般方法。通过对4机2区系统的仿真分析对多机系统强迫功率振荡特性进行验证并与负阻尼和弱阻尼振荡进行比较,有助于更加深入地认识电力系统强迫功率振荡。     

不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡影响研究

随着风电等新能源并网容量的增加,电网中风电的大规模接入为系统的稳定性带来了新的挑战。当风电机组接入火电系统时,风电机组与传统火电因交互影响产生的次同步振荡的机理尚未明确,因此值得进一步来探讨。文中采用特征值分析法建立了风火混合经交流串补及柔性直流输电并网外送系统的状态空间模型,并通过对比分析研究了风机的接入对传统火电固有振荡模式的影响,进一步地,通过改变并网距离等参数来分析系统结构参数对风机与火电交互作用引发的次/超同步振荡模式的影响;在此基础上,揭示了交流输电与直流输电两种不同输电方式下风电接入对传统火电次/超同步振荡的影响机理与因素;并利用PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真证实了所建立系统的正确性。     

抽水蓄能机组在水泵运行时机组的功率振荡问题及仿真分析

沙河抽水蓄能电站的2台机组在区外故障时功率大幅度摇摆,最后由低功率保护将这2台机组跳开。在对现场录波图定性分析的基础上,对电力系统中抽水蓄能机组在水泵运行状态下受到外界扰动后功率振荡的过程进行了仿真计算,仿真结果与实际录波曲线吻合。对一些预想事故下机组的动态特性的研究和分析表明：抽水蓄能机组在水泵运行工况时,功角稳定问题较为突出,对机组和电力系统都会形成较严重的冲击,需要采取措施以改善系统的稳定性。     

双馈风电并网系统的宽频振荡机理分析与抑制

电力系统振荡失稳严重威胁其安全稳定运行，在“双碳”目标和能源转型的推动下，风电并网使新型电力系统的振荡稳定性问题加剧。综合考虑传动系统、风机变换器、锁相环、串联补偿等电力系统各部分，建立了双馈风电并网系统的精确化综合模型。在此基础上，基于模式分析法分析系统振荡模式与参与因子关系特性，确定引发系统振荡模式的强相关状态变量和主导因素，探究双馈风电并网电力系统的宽频振荡机理，并寻找振荡抑制方法。与传统模型相对比，并在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明：所建模型及机理分析方法以更多的状态变量表征了更丰富的振荡模式信息，更详尽地解释了系统宽频振荡机理，并能有效消除振荡，提高系统阻尼，提升系统稳定性，为进一步研究和开发电力系统宽频振荡检测和抑制方法奠定理论基础。     

白莲河抽水蓄能电站机组功率振荡分析

针对白莲河抽水蓄能电站在低水头大开度下发电运行时发生的机组功率振荡现象,本文旨在探究其产生原因并分析功率振荡与系统相关参数之间的关系。首先构建了包括尾水管空腔涡的机组一维时域分析模型;其次采用特征线法对该现象进行了数值模拟及与实测结果对比分析,最后对空腔涡参数、调速器参数、导叶最快启闭速率、调节模式与机组功率振荡之间的关联进行了敏感性分析。结果表明,功率振荡是由空腔涡引起的;调速器参数和导叶最快启闭速率对空腔涡作用下的功率振荡几乎没有影响,功率振荡主要取决于空腔涡空化柔性系数和质量流量增益。这为抽水蓄能电站安全运行提供了相关的理论依据。     

判断有功功率振荡的检测方法探讨

介绍了根据发电机组有功功率振荡的性质和特点,一种能够准确可靠的判断振荡是否已经发生的方法。该方法对有功功率振荡能迅速做出正确判断,及时发出警告信号,提醒监控人员注意并采取相应措施,同时还能自动地对发电机组相关控制系统或控制方式进行切换．及时消除已发生的振荡,避免诱发区域电网低频振荡的异常发生,提升电网运行的安全稳定性。     

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。