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.     

PSS控制过程中的借阻尼现象与负阻尼效应

根据考虑PSS控制的线性化系统模型，利用特征值的数学性质，揭示了PSS控制过程中的借阻尼现象，即：PSS提供给机电振荡模式的阻尼是从非机电模式转移来的。另外，结合三机系统算例并通过相量图分析，阐明了多机系统PSS控制过程中的负阻尼效应现象，即：PSS在增加一些机电振荡模式阻尼的同时，将减少另一些机电振荡模式阻尼，并指出负阻尼效应现象是多机系统的一种本质特性。因此，PSS在系统中要合理地配置和恰当地选择参数，以使系统机电振荡模式能够从非机电模式那里“借”来足够而合理的阻尼。所以，PSS在系统中要合理地配置和恰当地选择参数，以使系统机电振荡模式能够从非机电模式那里“借”来足够而合理的阻尼。     

安康水电厂PSS投运对改善系统阻尼特性的研究

小干扰稳定计算结果表明安康水电厂机组对西北电网西电东送方式下的弱阻尼影响为最大。因此,在安康水电厂3号机励磁系统实测参数的基础上,配置整定了电力系统稳定器（PSS）各环节参数,并用MATLAB对其相位补偿环节进行仿真验证。小干扰稳定计算和时域仿真计算表明投运PSS对改善系统阻尼特性有显著作用,并通过本机试验验证了PSS对增强本机振荡模式及区域振荡模式阻尼的有效性。     

双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化

对于含双馈风电场的多机电力系统,在双馈风机内部引入附加阻尼控制环节可以抑制系统低频振荡,但双馈风机附加阻尼控制环节可能会影响电力系统稳定器(PSS)抑制低频振荡的效果。提出了一种双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数协调优化方法,设计了兼顾机电振荡模式和非机电振荡模式的阻尼特性的优化目标函数,并给出了基于粒子群算法的求解方法。以三机系统作为算例,优化设计了双馈风机附加阻尼控制环节与PSS的参数。时域仿真结果表明,所提出的参数协调优化方法可以更好地提升系统的阻尼,有利于低频振荡的快速平抑。     

百色—兴义区域互联电网低频振荡模式分析及抑制措施

针对百色—兴义区域互联电网出现的低频振荡问题,利用特征值分析法分析了该区域互联电网的低频振荡模式,并计算出与低频振荡模式强相关的发电机组,最后提出了低频振荡的抑制措施,即在与低频振荡模式强相关的发电机组上配置电力系统稳定器(Power System Stabilizer,PSS)。计算结果表明,在与低频振荡模式强相关的发电机组上配置PSS可增强系统阻尼,从而有效抑制了百色—兴义区域互联电网低频振荡的发生。     

标准测试系统中PSS参数协同优化与配置研究

选取IEEE-57节点测试系统进行振荡模式、阻尼特性和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)投退分析,校核系统PSS配置的合理性及抑制低频振荡的效果。基于自适应加速粒子群算法分3步对测试系统进行PSS参数协同优化和配置,第一步对15号机PSS参数进行单机优化,对比系统阻尼;第二步对18号机进行PSS配置及其参数优化,提高测试系统阻尼;第三步对15、18号两机进行PSS参数协同优化,获得更高阻尼特性的参数。利用小干扰稳定时域仿真和普罗尼算法(Prony分析),验证得协同优化的PSS参数阻尼效果更好,系统动态安全稳定水平更高且PSS协同优化及配置方法有效可行。     

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化.仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著 提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用.     

PSS和TCSC联合抑制互联电网低频振荡

分析推导了含有PSS和TCSC阻尼控制器且适用于小扰动稳定分析的多机电力系统线性化模型,提出了利用改进遗传算法对电力系统中的PSS和TCSC阻尼控制器进行鲁棒分散协调控制,以所有弱阻尼运行方式下的系统机电振荡模式特征值阻尼比之和为目标函数,对阻尼控制器进行了参数优化。仿真结果表明,通过协调控制系统中分散的阻尼控制器,不仅显著提高了系统的阻尼比,而且对严重故障下产生的持续振荡具有很好的抑制作用。     

并网统一潮流控制器影响系统机电振荡模式的阻尼转矩分析

区别于传统统一潮流控制器(UPFC)的附加阻尼控制,从UPFC的电压源换流器的控制特性角度,研究并网UPFC对系统机电振荡模式的动态影响。并网UPFC能够改变系统潮流分布,并与电力系统发生动态交互。UPFC影响系统机电模式主要有两个方面:一是UPFC调节系统潮流分布,影响系统机电模式;二是UPFC与系统同步机之间的动态交互作用影响系统机电模式。新建立的一种含UPFC的多机电力系统"闭环控制系统"型线性化状态空间模型,该模型将UPFC在电力系统中视为多输入—多输出的"功率—电压"型反馈控制器。在所提出该模型的基础上,应用阻尼转矩分析理论量化分析了UPFC与系统的动态交互作用对电力系统机电振荡模式的影响。采用经典的新英格兰10机算例系统,详细分析了UPFC稳态潮流调节、UPFC控制系统动态特性对系统机电模式的影响。非线性仿真验证了所得结论的正确性。     

直驱风电场对网对网送出电力系统机电振荡的影响

直驱风电场会从改变潮流状态、与系统发生强动态相互作用两方面对电力系统机电振荡模式产生影响.基于上述两方面,探究了直驱风电场对网对网送出电力系统机电振荡模式阻尼的影响.研究表明,位于送端或受端的直驱风电场替代火电厂可通过降低火电厂出力提高系统机电振荡模式阻尼.然而,当直驱风机取特定控制参数,导致直驱风电场与系统发生强动态相互作用时,直驱风电场会对系统机电振荡模式阻尼产生负面影响.     

电力系统稳定器相位补偿的理论研究

电力系统稳定器(PSS)广泛应用于抑制低频振荡,其传统理论基于负阻尼机理,通过补偿信号经励磁系统产生的相位滞后为系统提供正阻尼转矩。本文通过推导机端电压和励磁电流产生的磁链间传递函数,对现有的PSS相位补偿法的整定方式进行了讨论。理论上PSS应补偿的相位即为从参考电压点到励磁电流产生的磁链间传递函数的相位滞后,实际应用中,常用易于测量的机端电压与参考电压之间的相位差来代替。本文讨论了参考电压扰动和机械功率扰动对上述相位关系的影响,并作了仿真分析,指出传统的PSS相位补偿方法不能适用于任何工况,需要进一步研究其适用条件。     

PSS2A低频段振荡抑制效果验证方法

随着区域电网逐渐互联,系统发生在1 Hz以下的低频振荡所占比例越来越高,并且发生了发电机励磁系统投入电力系统稳定器（PSS）后在一些运行方式下产生负阻尼的现象。针对目前常见PSS试验方法不能对低频段振荡的抑制效果进行验证,提出了在机端电压上叠加正弦扰动信号的试验方法。现场试验验证表明,该试验方法合理有效。     

大区电网互联对电力系统动态稳定性的影响

研究了由区域电网间互联形成的互联电网动态稳定性的特点、低频振荡产生的原因，提出了互联系统动态稳定性的控制策略，并提出以下结论：励磁系统中自动电压调节器的负阻尼作用仍然是互联电网发生低频振荡的主要原因；PSS 已被证明是阻尼低频振荡的最有效、经济的装置，对本地振荡模式和区域间振荡模式均有很好的效果；直流调制、可控串补及可控静补对改善系统阻尼可有重要作用，今后应对这些领域进行更多的研究。     

具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法

现代电力系统中应用配置的电力系统稳定器(PSS)模型不尽相同,而传统PSS参数设计方法仅局限于传统PSS模型。文中提出了具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法,以PSS相位补偿效果为优化目标,采用粒子群算法对该发电机的PSS参数进行优化。该方法对多种PSS模型具有高度适应性,不仅适用于传统的PSS模型,也适用于无超前滞后环节的新型PSS模型。算例表明,采用具有多模型适应性的发电机PSS参数优化方法可有效提升系统阻尼,抑制系统低频振荡。     

Slow-coherency based composite mode oscillatory stabilization bymeans of a hybrid PSS

The authors address the problem of the stabilization of composite mode electromechanical oscillations of electric generators. A hybrid PSS (power system stabilizer) with a two-level structure composed of a local PSS and a global PSS is proposed. A weighted combination of local and global control signals is used as the supplementary signal for the improvement of the damping characteristics of both local and interarea modes. Time-scale decomposition is applied to the decoupling of the local and interarea modes. Determination of the global control law is based upon a slow-coherency aggregated model     

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。     

改善虚拟同步发电机阻尼特性的设计方法

虚拟同步发电机(virtual synchronous generators,VSG)控制基于虚拟同步机制可以增大电力系统等效转动惯量,改善电网稳定性。但是由于虚拟同步发电机模拟传统电机的机电暂态特性,传统电机的动态稳定性问题也因此被引入到虚拟同步发电机中。通过建立虚拟同步发电机的动态模型,发现线路电感会对系统等效产生负阻尼力矩;采用复数力矩系数法,分析得到虚拟励磁调节器同样会在控制回路中等效叠加阻尼力矩,存在功率振荡的风险。为改善系统阻尼特性,采用虚拟阻抗控制策略改善电感等效阻尼;并提出一种虚拟电力系统稳定装置(power system stabilizer,PSS)设计方法,可以实现虚拟励磁等效力矩的补偿。最后,通过搭建仿真平台,验证虚拟同步发电机中存在的负阻尼特性以及补偿设计方法的有效性。     

快速求解多机系统机电振荡模式的新算法

提出了一种快速求解多机系统机电振荡模式的新方法,既能避免维数灾问题又能防止出现丢根现象。首先,通过建立发电机的经典模型,计算出多机系统的各振荡模式(特征根虚部)和振荡模态(特征向量);再用等值阻尼系统表示发电机的励磁控制作用对机电振荡模式的影响,推导出只用机组惯性常数M和阻尼系数D及相应的特征向量表示的机电模式的实部估算公式,由此公式估算出相应的实部,从而得到各振荡模式的特征根的初值;根据Heffron-Phillips全系统的状态矩阵和已经估算出的特征根,用反幂法快速求出系统状态矩阵的根,即为此多机系统的全部机电模式特征根。最后,用ENGLAND10机系统算例证明了该方法的有效性。