频率振荡模式与功角振荡模式本质区别探讨

电力系统稳定性分类中,功角振荡和频率振荡分别属于动态功角稳定和小扰动频率稳定2个不同分类,因此,寻找两者之间理论上的本质区别就成为一个重要课题。现有研究中将发电机转速同调振荡作为频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但缺乏深入分析。在一个典型两区域系统中分析了系统振荡模式的特性和变化,区域电网电气联系变弱时,频率振荡模式中2个机群转速的相位和幅值差异显著变大,不再同调。此外,还发现了功角振荡模式和频率振荡模式之间的转化。区域电网电气联系变弱,互联同步系统逐渐演变为2个不互联的同步系统,原来的区间功角振荡模式转化成一个区域的频率振荡模式,而全局的频率振荡模式转化为另一个区域的频率振荡模式。因此,严格来说,发电机转速同调并不是频率振荡模式区别于功角振荡模式的本质特征,但在实际电网参数范围内,该区分判据仍然是有效的,工程上可以继续采用。分析结果有助于更加深入认识频率振荡模式和功角振荡模式的区别与联系。     

电力系统低频功率振荡研究回顾

以低频功率振荡为特征的电力系统小干扰功角稳定性问题在半个多世纪以来得到了系统、深入的研究,大力推进了现代电力系统的发展。以时间为主线,对五十多年来电力系统低频振荡问题研究的历史进行了简单的回顾。首先介绍了早期同步发电机转子运动摆动现象的发现和解决过程,并总结了单机无穷大系统低频振荡问题的理论和实验研究。其次,围绕电力系统低频振荡阻尼控制分析的理论和方法,对模式分析和阻尼转矩分析在低频振荡研究领域的应用做了讨论与回顾。最后,介绍了近年来对大规模风电接入影响电网小干扰功角稳定性研究的进展。     

电力系统频率动态与功角振荡的耦合特性分析

为探究频率动态与功角振荡间的耦合特性,文中以双机系统为例推导扰动后系统稳定电网频率动态特性和功角振荡机理,基于扩展等面积准则(extended equal area criterion,EEAC)扩展至多机系统,提出了基于Pearson系数的耦合强度量化评估指标,根据频率动态特征和功角振荡特征对耦合关系进行量化。文中分析了功角振荡对频率动态特征指标的影响,量化评估了不同频率动态指标与功角振荡指标的耦合强度。理论分析和算例结果表明构建的指标体系具有合理性,电力系统的频率动态与功角振荡相互耦合,为频率和功角的优化控制措施提供了参考。     

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析

为了研究含风电场的电力系统小干扰稳定性,建立了一种用于小干扰稳定性分析的风力发电机组的数学模型.利用该模型方法来研究风电场接入单机系统和六机系统的小干扰稳定性.通过算例分析,风电机接入无穷大系统时,改变机端无功补偿容抗的大小和风电机的出力,与风力发电机的转差率和暂态电势的q轴分量强相关的振荡模态阻尼比变化不大,风电机系...     

提高电力系统稳定性综合措施效能分析及MATLAB仿真

从影响电力系统稳定性的各种因素出发,综合概述了提高电力系统稳定性的主要措施,利用MATLAB软件强大的计算和仿真能力,搭建了一个典型的双机系统,有针对性、类比性的对提高电力系统稳定性的各种措施进行了仿真类比分析,得出了各种提高稳定性措施的影响力,为实际运行中各种措施的综合有效应用提供了重要参考。     

基于Pade近似的电力系统频率振荡模式延时轨迹分析

实际电网中多次出现不同于传统低频振荡的频率振荡问题,和一次调频或自动发电控制强相关。包含一次调频、自动发电控制的电力系统调频过程是一个闭环的控制过程,是一个动态系统,面临着稳定性问题。在实际电网运行中,由调度自动发电控制指令到机组执行带来的延时对电力系统关键模态产生显著影响,从而改变闭环系统稳定性。基于一个三区域系统采用Pade近似方法将延时环节转化为状态空间表达式,选取合适的近似阶数,建立了考虑延时环节的电力系统线性化模型;并且通过特征值计算方法研究延时对频率振荡模式的影响规律,算例仿真结果有效验证了延时给系统带来的阻尼恶化、自动发电控制振荡模式发生周期性变化的结论。     

基于Prony方法的电力系统低频振荡分析

电力系统低频振荡时常发生,准确提取振荡频率成为抑制其发生的前提。介绍了Prony方法的计算过程以及如何提高Prony分析方法的准确性,通过与电力系统中已有算法的比较,分析了Prony方法在电力系统中的适用性。成功的应用Prony方法检测到了PSASP中8机系统的主导低频振荡模式,算例结果表明,该方法实用、有效、准确性较高,完全能满足实际应用的需要,是一种有效的工具。     

基于多通道快速傅里叶小波变换的电力系统主导振荡模式及模态协同辨识方法研究

针对连续小波变换在主导振荡模式辨识中存在效率低的不足,提出一种快速傅里叶小波变换(CWTFT)方法以提高小波变换效率;针对单通道小波辨识的结果受振荡模式可观性影响的缺陷,提出一种多通道CWTFT,实现多通道量测信息的时频域分解,进而获得对应的小波系数矩阵;在此基础上,借助小波尺度相对能量甄别出与主导振荡模式强相关的关键小波尺度,以其为基准重构小波系数矩阵;对重构的小波系数矩阵进行奇异值分解,利用重构小波系数矩阵的第一左、右奇异特征向量辨识系统主导振荡模式及振荡模态。将所提方法应用到16机68节点测试系统和南方电网的广域实测数据中,结果验证了该方法的准确性和有效性。     

基于APIT-MEMD的电力系统低频振荡模式辨识新方法

传统多元经验模态分解(Multivariate Empirical Mode Decomposition, MEMD)在处理多信道量测信息时存在量测信道之间数据不平衡性及数据相关性导致的主导振荡模式辨识结果误差较大,且模式混合现象未有效消除。提出了一种基于自适应投影多元经验模态分解(Adaptive-Projection Intrinsically Transformed Multivariate Empirical Mode Decomposition, APIT-MEMD)的电力系统主导振荡模式辨识方法。首先采用APIT-MEMD将含有振荡信息的多信道量测信息整体分解,精确分离出各量测信道内含有振荡模式的固有模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMF)信号。然后,采用Teager能量判据甄选能表征主导振荡模式的IMF信号。进而,采用希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)实现对各IMF中所含主导振荡模式的频率和阻尼比估计。最后,将所提方法应用到IEEE-68节点时域仿真算例和辽宁电网广域实测算例中进行分析和验证,结果表明所提方法的可行性和有效性。     

电力系统近振荡中心换相失败分析与仿真

针对高压直流输电系统受端三相接地故障线路切除后的换相失败问题,从机理角度阐述切除大容量机组近区三相接地故障线路后的机组功角振荡过程及功角振荡特性,分析振荡中心近区电压变化特征、振荡中心近区换流站换相失败的风险并推广至线路任意直流落点,总结定熄弧角控制降低振荡中心近区换流站换相失败风险的关键影响因素.仿真结果表明理论分析...     

密集型固有振荡模式电力系统的模态分析

大规模电力系统具有振荡模式非常密集的特点,参数的微小变化会使系统产生模态不稳定现象。运用复模态摄动理论对密集型固有振荡模式电力系统进行了模态分析,结果表明,系统的特征值对参数摄动不敏感,但密集振荡模式对应的左、右特征向量有很大的变化,影响状态变量对振荡模式的可控性和可观性。最后,以新英格兰10机系统和NPCC 48机系...     

电力系统低频振荡的影响因素研究

介绍了低频振荡的原理和研究概况,然后利用电力系统分析综合程序PSASP进行系统的小干扰稳定计算,研究励磁系统、发电机电抗和不同干扰对低频振荡的影响.研究发现:高放大倍数快速励磁装置更易引起系统低频振荡;可适当增大系统发电机的电抗以抑制低频振荡,反之亦然;系统的小干扰稳定性与小干扰的类型和大小没有任何关系.     

电力系统频率稳定性的快速分析

文中提出了一种判断和分析频率稳定的快速算法,该算法不需逐步积分,能够一步计算出电力系统大扰动后的稳态频率,可用以快速判断系统是否会出现频率崩溃。     

基于关联机组风险系数的发电机振荡模式辨识

针对发电机功角振荡,提出基于关联机组风险系数的机组振荡模式辨识方法。首先分析Prony算法提取发电机功角振荡模式的原理,介绍了能量级理论在机组功角振荡模式辨识中的运用,结合Prony算法所抽取的振荡幅值、阻尼比和衰减因子等参数,提出了机组振荡模式评估系数——参与因子;并给出了基于该系数的主振模式具体辨识方法。最后,在IEEE39节点系统计算结果表明:所提因子能够辨识扰动下的强关联发电机组及主导振荡模式,且通过振荡模式与振荡能量级关系分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于dq统一频率变换的电力系统宽频带仿真与分析

随着高比例新能源电力系统的电力电子化特征凸显,电力系统宽频带仿真面临挑战.首先介绍了基于dq统一频率变换建模的基本理论,分析了基于dq统一频率变换建模与准静态相量建模的异同点.而后基于该基本理论,建立了同步发电机、双馈风力发电机和电力网络的多尺度仿真模型.进一步针对系统仿真和分析中的电网高维问题,提出了系统网络简化方法...     

局部振荡引起区间大功率振荡的机理

从小干扰稳定性分析中的特征值分析方法出发，利用右特征向量的特征和发电机功角特性分析了局部振荡模式引起区间联络线上大功率振荡的机理。指出局部振荡模式的特征值随着运行工况的变化而变化，从而各机组该模式的右特征向量之间的关系也发生变化，当局部振荡模式所在联络线的那一侧的所有发电机的功率增量和出现较大数值时，则在该区间联络线上发生较大的功率振荡。以实际发生的功率振荡为具体实例，从小干扰稳定和时域稳定计算上证明了这种机理的存在，并提出了相应的分析方法及改善措施。     

利用经验模态分解辨识电力系统振荡信号的主导特征

电力系统小扰动稳定分析的目标之一是找出电网中机电振荡的主导模式,其理论基础是基于方程线性化的模态分析,依赖于准确的数学模型和开销庞大的特征值计算。文章所提方法基于时域振荡信号处理,打破上述瓶颈限制,便于实测获取数据并分析,可作为经典分析法的有益补充。文章采用新近流行的希尔伯特一黄变换中的经验模态分解技术,可以分离辨识出发电机出口或输电线路上主导的功率振荡特征,采用最小二乘拟合法计算,找出有危害的特定振荡模式。通过在四机双区域测试电力系统上的仿真算例分析,揭示了该方法的简易性和有效性。     

电力系统小干扰稳定的时域计算及波形分析

电力系统小干扰稳定分析的实质是系统近似线性化后所得的定常时不变系统的分析,系统的时域解特性使得仿真曲线的阻尼表征了系统的振荡模态。基于这一特性,本文提出一种基于时域仿真的小干扰稳定分析方法。该方法通过直观分析系统的时域仿真曲线的收敛程度,快速判定系统的小干扰稳定性,无需对系统状态矩阵进行特征值求解,进而避免了特征值求解方法存在的各种不足,为电力系统小干扰稳定在线分析提供了一种新的依据。并对系统的仿真曲线采用HHT方法进行波形分析,得到系统的最小阻尼比来体现系统稳定裕度。最后,分别对WSCC3机9节点小系统及某地区实际大电网的某个时间点的典型运行方式下的算例进行仿真实验,验证所提方法的有效性。     

基于稀疏增强动态解耦的电力系统振荡模式与模态辨识方法

提出一种基于稀疏增强动态解耦(SPDMD)的电力系统主导振荡模式及模态评估方法.该方法首先从电力系统的多通道广域量测信息中辨识出可表征系统关键动态振荡特征信息的低阶状态矩阵;然后,基于该低阶状态矩阵,借助交替方向乘子(ADMM)和拉格朗日乘子(LM)估计各振荡模式的最优振幅系数,根据系统主导振荡模式的最优振幅系数不为0...     

基于数据聚类的电力系统在线小干扰稳定机组分群算法北大核心

特征值分析法是研究大电网小扰动稳定问题最有效的方法,传统做法通过查看特征向量模态图,可以了解到振荡机组分群的情况。但是由于数据量较大,如果单靠人为看图的分析方式,势必会耗费大量的时间和精力,同时也无法满足在线分析的要求。为此,提出了基于数据聚类的电力系统小干扰稳定机组分群算法。该算法以特征向量之间的夹角作为主要判断依据,辅之以特征向量幅值比较作为挑选代表发电机的方法,从而可以快速辨别出某一振荡模式下的主要参与机组,以及发电机组分群情况,为抑制该模式振荡的发生提供依据,同时满足现代大电网在线小干扰稳定分析要求。仿真及试验结果验证了提出方法的正确性和有效性。