电力系统低频振荡和次同步振荡的阻尼耦合分析

电力系统稳定器PSS(Power System Stabilizer)等控制装置在很好抑制低频振荡的基础上．可能会对次同步振荡造成不良影响。从系统阻尼出发,在综合考虑低频振荡和次同步振荡的基础上．将轴系的六质量块模型加入到低频振荡的模型中,实行统一建模,运用小干扰分析法分析PSS加入前后系统的阻尼特性,采用系统部件判别特征根的方法对特征根进行辨识。并就一实例进行了计算分析,所得结论对系统的安全稳定运行有参考价值。     

基于特征值分析法的电力系统次同步振荡研究

本文以基准模型为研究对象,利用特征值分析法对电力系统次同步振荡问题进行了深入的分析,计算得到了次同步振荡的频率和阻尼参数等,进一步用特征值分析法计算了系统的参数的改变对于次同步振荡阻尼的影响,通过仿真验证了特征值分析算法的正确性。     

同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响

采用特征值分析法研究同步发电机阻尼绕组以及磁路饱和对低频振荡阻尼的影响。建立了同步发电机三阶以及考虑阻尼绕组的六阶小扰动线性化模型,并在模型中考虑了磁路饱和效应。为详细分析同步发电机阻尼绕组和磁路饱和对低频振荡阻尼的影响,采用了简化的单机无穷大系统。计算表明,在分析低频振荡问题时:同步发电机三阶模型不宜用于分析进相或轻载运行的机组,这一结论和是否安装电力系统稳定器(PSS)以及是否忽略磁路饱和无关;忽略磁路饱和的同步发电机三阶模型在额定工况附近具有比较高的准确性;磁路饱和对六阶模型的影响较小,但是对于含PSS的进相运行机组,不宜忽略磁路饱和;为得到准确的结论,建议在同步发电机模型中考虑阻尼绕组和磁路饱和的影响。     

基于ETAP的电力系统低频振荡仿真研究

低频振荡是远距离、重负荷、弱联系的互联电网中常见的故障,目前抑制电力系统低频振荡最常用、最有效、最经济的方法是在励磁控制中加装电力系统稳定器(PSS)。分析了低频振荡的成因与校正原理,采用ETAP建立了以PSS为励磁系统辅助控制的同步发电机组及励磁系统模型,并以4机2区系统的低频振荡仿真模型进行仿真校验,分析系统运行方式对PSS的控制效果及PSS参数配置对电力系统低频振荡的抑制效果。为发电机组、励磁系统及PSS的设计提供了依据,同时给电力系统稳定性分析提供了准确的仿真模型及有效的PSS配置参数。     

电力系统低频振荡与PSS分析

利用单机无穷大系统小干扰线性化模型从理论上分析了应用快速高增益励磁调节器后系统产生低频振荡的原因。对PSS抑制低频振荡的原理——相位补偿进行了分析。讨论了PSS的各个环节功能及参数对阻尼低频振荡的影响，并给出了某发电机组PSS相位校正的实测数据，证明PSS对低频振荡有良好有效的抑制作用。     

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

针对静止无功补偿器(SVC)的附加次同步阻尼控制器(SSDC)无法抑制所有扭振模式的振荡,在励磁系统阻尼控制器(SEDC)基础上设计双输入多通道结构的改进电力系统稳定器(PSS).由于PSS无法解决大扰动下的次同步振荡问题,提出利用PSS和SVC联合抑制次同步振荡的方案:SVC抑制主谐振点的振荡,其他扭振模式用改进PSS来解决.复转矩系数法、时域仿真法和Prony分析结果均表明两者联合抑制次同步振荡能够弥补双方的缺陷,在较宽频带内提高系统阻尼,对次同步振荡取得理想的抑制效果.     

抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法

电力系统稳定器(PSS)是抑制低频振荡最常用的方法,但安装了基于负阻尼机理设计的PSS后仍然可能发生共振机理低频振荡。推导了共振机理低频振荡幅值的数学表达式,并对振荡模式的共振特性进行分析。据此提出了抑制共振机理低频振荡的PSS设计方法。本方法设计的目标函数不仅考虑PSS的相位补偿特性,同时考虑了其幅频特性,能够更好地补偿振荡频率处所需相位并调整PSS提供的增益。此外根据不同振荡模式的共振特性计算得到不同的权重系数,保证了对系统危害更大的振荡模式能被更好地抑制。最后采用粒子群优化算法求得最佳的PSS参数。四机两区域系统中的仿真结果表明,相比传统的基于负阻尼机理设计的PSS,所提方法设计的PSS能够更加均衡有效地抑制共振机理低频振荡,同时不影响其原有的对负阻尼低频振荡的抑制效果。     

PSS抑制次同步谐振的研究

次同步谐振对电力系统的安全稳定有严重的影响,电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡和提高系统小扰动的稳定性。基于机电系统小信号模型,采用特征值分析法,研究了PSS励磁控制对次同步谐振的抑制效果,分析了三种形式的PSS对阻尼特性的影响。结果表明,选择合适的输入信号和加装扭转滤波器的PSS在合适的增益下,可以使PSS在提高低频振荡稳定性的同时,实现缓解次同步谐振的目的。     

电力系统稳定器相位补偿方式对次同步振荡的影响

除了输入信号类型之外,电力系统稳定器(PSS)的相位补偿方式也是其影响次同步振荡的非常重要的因素。设计了四种不同类型的PSS:采用一级超前补偿的速度反馈型PSS,采用两级超前补偿的速度反馈型PSS,采用滞后补偿再反相的速度反馈型PSS,采用滞后补偿的功率反馈型PSS;分析了各PSS的频率特性,加入PSS前后系统的电气阻尼特性,PSS相位补偿方式对次同步频段信号的影响,以及滞后补偿再反相的速度反馈型PSS的可行性。结果表明,采用滞后补偿再反相的速度反馈型PSS对次同步振荡几乎没有影响,该PSS既能利用理想的转速偏差作为输入信号,又能避免对轴系扭振敏感,还能有效抑制低频振荡,具有可行性。     

大区联网条件下四川电网低频振荡再分析

结合诱发低频振荡的四大主要因素和四川实际电网的特点,揭示了大区联网条件下四川电网容易出现低频振荡的原因。通过对四川电网进行低频振荡再分析,研究了网架结构的变化、运行条件、发电机励磁和PSS模型参数以及串补对主导低频振荡模式阻尼的影响。运用多机电力系统二阶解析解对线性一阶解进行二阶非线性修正,通过比较分析一阶和二阶相关因子,有助于发现和认识与主导低频振荡模式相关性最强的发电机组,对配置PSS抑制低频振荡有指导意义。     

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。     

PSS在中心电网机组中的应用研究

阐述了甘肃电网网架结构的现状和投入PSS(电力系统稳定器)对电网安全的必要性和可靠性,并针对某电厂投入的8#机组对PSS抑制低频振荡效果进行分析研究。     

直流机电暂态与电磁暂态模型在低频振荡分析中的比较

对交直流混合运行系统进行低频振荡分析时,直流系统通常采用机电暂态仿真模型。介绍了直流系统的机电暂态和电磁暂态两种仿真模型,在电力系统全数字仿真装置（ADPSS）平台上建立了EPRI36系统和某实际电网系统的机电暂态模型和机电-电磁暂态混合仿真模型,分别用于低频振荡分析。采用基于总体最小二乘-旋转不变技术的信号参数估计（TLS-ESPRIT）算法,分析故障后的振荡功率信号。提取低频振荡主导振荡频率、阻尼比等信息进行模态分析,并对分别利用两种仿真模型进行仿真得到的低频振荡分析的结果进行比较。结果表明,直流线路分别采取两种仿真模型时,仿真结果较为吻合,低频振荡分析的结果基本相同,机电暂态模型具有较高的实用价值。     

基于线性最优控制的交直流低频振荡附加阻尼控制器设计

对于低频振荡抑制问题,提出了一种新的电力系统稳定器(PSS)及直流附加控制的设计方法。通过改进的总体最小二乘-旋转不变(TLS-ESPRIT)辨识技术分析系统振荡特性,再对各个振荡模态分别辨识出相应的被控传递函数,最后利用带观测器的线性最优控制(LQR)方法设计出相应控制器,达到抑制低频振荡的目的。在设计过程中,利用基于LQR的PSS抑制区域内低频振荡,区域间低频振荡通过基于LQR的直流附加控制完成。     

模糊自抗扰附加阻尼控制抑制光火打捆经串补送出的次同步振荡

针对光伏、火电打捆经串补送出系统,提出一种基于模糊自抗扰的附加阻尼控制器,来抑制交流串补可能引发的次同步振荡。首先对打捆系统的振荡模式进行辨识,然后通过巴特沃斯带通滤波器将各振荡模式对应的转速分量分解到不同的通道,在每个通道中设计相应的自抗扰阻尼控制器。考虑到光伏出力具有波动性、间歇性等特点,运行状态比较复杂,采用模糊控制对自抗扰关键参数进行自整定改进。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以加入光伏并网的IEEE次同步振荡第一标准模型作为仿真算例进行验证。结果表明,所设计的模糊自抗扰附加阻尼控制器在系统受到扰动时,能够有效抑制火电机组的次同步振荡,具有较强的鲁棒性,且抑制效果优于传统的PID控制。     

基于机器学习可解释代理模型的风电次同步振荡 在线预测及优化控制方法

随着新能源发电的快速发展,大规模风电场与电网相互作用引起的次同步振荡问题不断凸显,对次同步振荡进行预测并采取预防性控制措施具有重要意义。为此,提出了一种基于机器学习可解释代理模型的风电并网系统次同步振荡的在线预测和优化控制方法。采用Prony算法分析电网小扰动过程以辨识系统阻尼水平。建立了基于梯度提升树模型的系统阻尼评估系统。提出了基于可解释代理模型的优化控制辅助决策方法。在Matlab Simulink中搭建了多个直驱风电场并网系统的仿真模型,验证了所提方法能够有效进行次同步振荡在线预测和优化控制,从而抑制次同步振荡,提升系统的稳定性。相较于传统的抑制方法,所提方法不依赖风电系统的详细模型,能够对风电场进行有针对性的控制,且控制措施的效果是可估测的。