基于广义特征根的MMC-HVDC系统高频振荡分析及抑制策略

基于模块化多电平换流器的高压直流输电(MMC-HVDC)的长链路延时引发的高频振荡严重威胁了电力系统的安全稳定运行。采用时滞稳定裕度衡量MMC-HVDC系统的高频稳定性,建立了MMC-HVDC时滞系统的高阶状态空间模型,应用基于广义特征根的时滞系统稳定性分析方法直接求解MMC-HVDC系统的时滞稳定裕度,并分析了控制器参数对系统高频稳定性的影响。将MMC-HVDC系统链路延时对系统高频稳定性的影响等效为外部干扰,通过混合灵敏度优化设计了基于H∞鲁棒控制的MMC-HVDC系统高频振荡抑制策略。通过MMC-HVDC电磁暂态仿真,验证了基于广义特征根的时滞系统稳定性分析方法求解系统时滞稳定裕度的有效性以及基于H∞鲁棒控制的高频振荡抑制策略的优越性,为研究MMC-HVDC系统的高频振荡及抑制策略提供了一种新思路。     

基于MATLAB的次同步谐振的特征根分析

通过建立简单电力系统的机电统一系统状态空间方程, 采用特征根分析法对系统中的次同步谐振进行了分析。通过求出相应的特征根以及特征根灵敏度,分析了系统中输电线路的补偿度与发电机动态行为之间的关系。在实现上, 提出了直接采用高级编程语言ＭＡＴＬＡＢ的程序设计方法。结果表明：在单机无穷大系统中,发电机转子角变化的大小和转速变化的大小受线路补偿度的影响都很大。另外,在对次同步谐振进行特征根分析时利用ＭＡＴＬＡＢ作为开发工具,可以大大简化程序代码, 方便地实现所需的功能, 提高开发的效率     

轨迹特征根的解析估算及其误差分析

在一系列滑动的时间窗口内,用信号处理技术提取振荡模式的方法并不适用于时变太快或非线性太强的场合。为克服此缺点,沿实际受扰轨迹,在每个积分步的始点将非线性系统的数学模型逐段线性化,并求解该分段线性系统特征根的时间序列。进一步将上述分段线性化动态方程映射为一系列时变的单机系统,用扩展等面积准则（EEAC）辨识每个积分步长内的振荡模式,并推导出轨迹断面特征根的解析估算公式。以多机轨迹断面特征根为标准,审视解析估算公式的精度,并评估平衡点特征根对非线性的不适应性。     

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。     

基于结构保留模型的低频振荡功率增量分布计算与分析

基于电力系统结构保留模型,构建了计及详细发电机模型、励磁系统模型和负荷频率特性模型的电力系统状态方程,并利用计算线性化状态矩阵得到的特征值和特征向量,建立了求解低频振荡中的功率振荡增量在网络中的分布的计算方法.计算所用模型均在极坐标下建立,回避了传统方法中繁琐的坐标变换.该方法不仅可以计算低频振荡过程中发电机、支路和负荷处振荡功率增量的分布情况,而且可以分析负荷动态特性对功率振荡的影响.对四机算例系统进行仿真与分析,算例结果表明所提算法在准确地计算各机电振荡模式的振荡功率增量分布情况的同时能够分析负荷频率特性对振荡功率增量分布的影响.     

基于结构保留模型的低频振荡功率增量分布计算与分析

基于电力系统结构保留模型,构建了计及详细发电机模型、励磁系统模型和负荷频率特性模型的电力系统状态方程,并利用计算线性化状态矩阵得到的特征值和特征向量,建立了求解低频振荡中的功率振荡增量在网络中的分布的计算方法。计算所用模型均在极坐标下建立,回避了传统方法中繁琐的坐标变换。该方法不仅可以计算低频振荡过程中发电机、支路和负荷处振荡功率增量的分布情况,而且可以分析负荷动态特性对功率振荡的影响。对四机算例系统进行仿真与分析,算例结果表明所提算法在准确地计算各机电振荡模式的振荡功率增量分布情况的同时能够分析负荷频率特性对振荡功率增量分布的影响。     

特征结构分析及在电力系统次同步谐振研究中的应用

引入参与矩阵的概念，对一带串联电容补偿的简单电力系统进行特征结构分析，解释了电力 系统稳定器(PSS)对系统低频振荡模态的抑制作用和它对轴系其他次同步扭振模态的危害及 其原因，为建立研究次同步谐振和轴系扭振的模型提供了理论依据，并引入响应比的概念分 析了电气量和轴系机械量的动态响应，揭示了次同步谐振和轴系扭振的内在联系。     

交直流混合系统低频振荡的概率特征根分析

研究低频振荡的传统特征根方法是基于单一的系统运行方式,而概率特征根分析则计及了较宽的系统运行方式变化。高压直流输电HVDC是一种典型的柔性交流输电FACTS装置,它可以改善系统的动态特性。将现有的概率特征根分析扩展到包含HVDC功能模块,能完成交直流混合系统的概率特征根分析。对四机两区域的交直流并联系统在选定的控制器参数下进行试算,结果表明,系统在多运行方式下研究交直流混合系统的低频振荡是可行的。     

基于概率特征根分析的电力系统稳定器参数设计

多运行方式下的系统特征根将以一定的概率分布在某些区间内。正态假定下的均值、方差可用来描述这种分布特性。当使用电力系统稳定器（PSS）改善系统阻尼时,主要应考虑PSS对临界特征根的均值、方差的影响。文中将传统的特征根灵敏度分析方法扩展为对特征根均值的灵敏度和方差的灵敏度。由此进行的PSS选址和参数设计,将使PSS具有多运行方式下的整体合理性。     

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。     

TCSC采样-数据模型在次同步振荡分析中的适用性研究

由于电力系统次同步振荡(SSO)问题要分析的是既非工频又非低频的成分,故不能采用工频准稳态模型或认为工频电量上有低频调制来进行分析,使用的TCSC动态数学模型必须在整个次同步振荡范围内都有效,因此TCSC动态模型适用性验证的工作非常重要。提出通过对比含TCSC系统在整个次同步频域内的阻尼特性来验证TCSC动态模型的适用性。一方面,TCSC采用采样-数据模型,运用小扰动分析法建立系统的状态空间矩阵,并通过矩阵变换直接求取系统的电气阻尼特性;另一方面,在PSCAD中搭建系统时域仿真模型,TCSC模型精确到器件级,然后采用测试信号法获取系统的电气阻尼特性;最后,将两种方法获得的电气阻尼进行对比。结果表明：基于TCSC采样-数据模型较为精确,适用于次同步振荡问题的分析。     

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性.该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析.进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数.仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡.     

大容量风电场柔直并网系统的送/受端次同步振荡分析与抑制

电力系统中风电渗透率不断升高,系统送/受端次同步振荡受到送端风电控制系统参数、送端风电场风速、受端发电机出力及交流线路长度等因素影响。为了通过抑制风电出力不确定性来降低以上因素导致系统出现送/受端次同步振荡的可能性,建立了大容量风电柔直送出、受端含常规机组的试验系统模型。基于特征值分析法对系统送/受端的振荡机理进行了分析,并对次同步振荡的产生原因和影响因素进行分析。最后,依托静止同步补偿器建立了基于H∞理论的鲁棒控制器用以抑制系统次同步振荡,并在DIgSILENT/PowerFactory仿真平台上搭建算例系统,仿真验证了无论风速为何值时所设计的控制器对送/受端次同步振荡均有较好的抑制效果。     

电力系统大扰动下暂态电压稳定的动态特征分析

针对目前电力系统电压稳定性研究成果难以给出明确的暂态稳定判定信息的缺陷,提出一种电力系统大扰动下暂态电压稳定的动态特征分析方法。该方法首先建立反映电力系统暂态过渡过程的计及调速与励磁控制的综合数学模型,即非线性微分代数方程组（Non-linear Differential Algebraic Equations,NDAE）;其次在运用隐式梯形积分法对NDAE进行逐步积分过程中动态生成Jacobian矩阵,并求解出全部特征根及左、右特征向量;最后计算出各个状态变量与之对应特征向量的相关因子,基于此给出暂态电压失稳的判据。该方法通过与时域仿真法的对比结果证明所提出系统暂态电压失稳判据的正确性,为今后从线性系统理论与数值积分结合的角度来研究电力系统暂态电压稳定性提供一个新的思路。     

基于聚合短路比的大型风场次同步振荡风险初筛

大型风场数量众多,逐一针对各风场进行精细化建模与次同步振荡风险分析,面临风场建模、参数获取及所需时间较长的问题。采用计算并网系统短路比的方法确定系统强度,用来对风场次同步振荡风险进行评估。基于常规短路比公式分析表明,该方法仅能考虑并网点处系统短路容量及风场容量,难以准确反应大型风场次同步振荡风险。由此,提出了一种计及多风场因素的聚合短路比计算方法,给出相应的计算公式。该计算方法能够反映风场网架情况、子风场交互作用以及控制系统对次同步振荡的影响。经过典型系统及实际系统算例分析,聚合短路比计算方法能够正确计算不同控制系统下风场次同步振荡风险,能够对具有不同拓扑结构的四个实际风场进行次同步振荡风险排序,验证了所提方法应用于风场次同步振荡风险初筛的可行性。     

基于面向对象技术和模块化的SSO/SSR小干扰分析软件开发

小干扰分析法是分析电力系统稳定性的重要方法之一.为了分析研究电力系统次同步振荡以及次同步谐振现象,有必要开发一套可视化的电力系统SSO/SSR小干扰分析软件,应用于电网规划设计与仿真研究.软件开发过程中,小干扰建模是最重要、最核心的部分.将面向对象技术和模块化思想运用到适用于SSO/SSR分析的小干扰稳定性建模中,同时还提出了一种基于电磁暂态模型的电力网络通用建模方法,使得开发可视化通用型SSO/SSR小干扰分析软件得以实现.     

基于广义状态空间平均的LLC谐振变换器建模及稳定性分析

LLC谐振变换器在航空航天领域中广泛应用,但LLC谐振变换器固有的非线性特性及输出“小纹波”易造成系统失稳。为准确分析LLC谐振变换器非线性特性及输出“小纹波”问题,引入广义状态空间平均(generalized state space averaging, GSSA)理论对LLC谐振变换器进行建模,将时域非线性状态空间模型转化为GSSA模型。并推导基于GSSA理论的闭环系统小信号模型。通过特征值分析法及Nyquist曲线对元件参数、控制参数及参数耦合对系统稳定性影响进行分析,再利用仿真对模型及理论分析进行验证。仿真结果表明,建立的广义状态空间平均模型可以考虑到系统中“小纹波”因素,具有更高的精度。稳定性理论分析结果与稳定性分析仿真验证结果一致。