基于PMU的预测型振荡解列初步研究

提出了基于同步相量测量单元的预测型振荡解列方法。振荡中心两侧母线电压的相角差反映了功角差,利用该相角差的变化速度及符号,可以判定是同步振荡还是异步振荡以及滑差的情况,并实现预测解列功能。重点分析了相角差与功角差的关系。     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。     

同步电网合理规模的3个基本约束研究

电网互联可以充分发挥电网的经济效益,而同步电网规模充分扩大后将带来电网调度、低频振荡等问题。从纯技术的角度,提出决定同步电网合理规模的3个基本约束：频率稳定约束、低频振荡最低频率约束和同步功率支援效应消失约束。研究表明：稳态频率偏差指标比暂态频率偏差指标对同步电网规模的要求更高,因而同步电网频率稳定约束可根据稳态频率偏差指标计算;快速励磁控制在低频振荡频段内对发电机阻尼的贡献是负的,且振荡频率越低负阻尼越大,配备有电力系统稳定器的发电机总电气阻尼通常在振荡频率低于0.3 Hz后变负,且振荡频率越低负阻尼越大;同步功率系数是刻画同步功率支援效应的指标,若同步电网内2台机组间稳态功角差超过90°,同步功率支援效应将消失。从同步电网一般性结构出发进行研究,其研究结论对实际电网的互联方式与电网规模确定具有指导意义。     

基于PMU的发电机参数量测对电网输送能力提高的研究

针对目前难以获得同步发电机实际运行工况参数的问题,利用同步相量测量单元（PMU）能直接测量发电机的功角以及机端电压和电流相角的特点,计算获得发电机实际运行的同步参数xd。将该直接测量的发电机运行参数运用于电力系统仿真计算,可提高电力系统暂态功角稳定水平和输电能力,同时也提高了系统的静态功角稳定水平。通过算例表明了此方法的实用性和方便性。     

基于功角轨迹灵敏度的交直流电网振荡抑制优化

高压直流线路稳态功率影响交直流互联系统功角稳定性。为抑制同步发电机功角振荡,基于功角轨迹灵敏度,提出对故障前直流功率的优化方法。建立交直流系统轨迹灵敏度解析表达,引入中间变量确定功角和稳态直流功率关系。推导潮流解对稳态直流功率的灵敏度,计算轨迹灵敏度初值。基于时域仿真中网络约束方程,推导含直流变量的不平衡项。以功角差最小为目标,提出稳态直流功率优化模型,采用内点法求解。仿真结果验证了所提算法对功角振荡的抑制效果。     

光伏电站抑制电网机电振荡的物理机制研究

通过2个受控电流源来描述光伏在机电时间尺度下的有功、无功功率输出特性,并据此建立了光伏参与机电振荡抑制时的电网有功功率分布模型,利用电气转矩法分析了光伏在振荡抑制模式下影响同步机电系统惯量水平、阻尼能力、同步特性的物理机制及其影响规律。研究结果表明:若光伏系统根据系统机电振荡过程中的转速、频率、功率、功角等特征量的变化趋势来动态地调控其输出的有功、无功功率,则电网的阻尼能力、同步特性、惯量水平将被等效地改变。因此,光伏系统可以根据电网运行需求主动地调控系统的振荡幅值、振荡周期以及振幅的衰减速度。仿真结果验证了光伏系统抑制电网机电振荡机理分析的正确性。     

基于瞬时功率的次同步振荡频率提取及振荡源识别方法

大规模新能源并网引发的次同步振荡严重威胁电力系统的安全稳定运行。为满足次同步振荡在线告警需求，需要分析宽频测量数据并快速提取振荡分量，快速检测到次同步振荡并精准切除振荡源已是迫切需要解决的关键技术。该文推导了对称和不对称三相电路中含有次同步频率电源时的瞬时功率表达式，揭示了瞬时功率主要为恒定功率分量和次同步频率的交变功率量；在此基础上，提出基于整周期瞬时功率差的次同步振荡频率提取方法，相比于快速傅里叶变换的计算速度大幅提升，避免了栅栏效应和频谱泄露问题；并提出了利用半周期瞬时功率差的次同步振荡源识别方法，可以对多风电场集中并网系统进行次同步振荡源定位，进而为精准切机提供支撑。时域仿真结果表明，该文提出的次同步振荡频率提取方法的计算速度相比快速傅里叶变换有显著提升，振荡源机组辨识方法具有较高的精度。     

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。     

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。     

关于系统振荡中心偏移的探讨

讨论了系统异步运行时振荡中心的分析计算及其随两侧系统功角差的变化情况 ,分析了振荡中心的变化对于解列装置的影响     

基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略

在指令功率发生扰动时,虚拟同步发电机控制环路易产生功率交互振荡,威胁系统的安全稳定运行。为此,提出一种基于改进虚拟同步发电机控制的功率交互振荡抑制策略。基于相对增益矩阵原理研究不同系统参数变化时虚拟同步发电机输出功率间交互作用的变化规律;采用转速阻尼功率高通反馈改进虚拟同步发电机有功功率-频率控制环路,并通过绘制Bode图对比传统虚拟同步发电机控制策略与改进虚拟同步发电机控制策略的暂态和稳态性能;利用相对增益矩阵原理分析改进虚拟同步发电机控制策略的有功功率环路交互作用情况。仿真及实验结果表明,所提策略可有效实现虚拟同步发电机交互振荡的抑制。     

利用联络线功率相对相位判定低频振荡模式

提出一种在线判定大规模电力系统低频振荡模式的新方法。将发电机的有功功率与转速表示为广义相量的形式,推导了两者相位之间的关系,通过一个简单算例阐明了联络线功率振荡增量的相对相位与振荡模式之间的关系,指出不同的振荡模式对应着不同的相位组合,从而可以通过考察相位组合来判定振荡模式。利用PSS/E分析澳大利亚东南部电力系统的小信号稳定性,验证了相位组合与模式之间的对应关系不随工况与模型详细程度而变化。给出了在实际系统中使用本方法的步骤,并对华东电网进行了验算。结果表明,所提出的方法能够在线判定低频振荡模式,对大规模电力系统低频振荡的监测是有价值的。     

多频振荡下的失步振荡中心变化规律及其定位

基于三机等值系统,研究了多频振荡下失步振荡中心的特性及其变化规律。在同一失稳模式下,机组不同调导致振荡中心向不同调侧偏移,不同调越明显,偏移量越大。多频失步振荡过程中,同一个时刻仅有一个断面由于机组振荡导致电压为零,为系统失步振荡中心。失步振荡中心出现时,所在线路两侧等值两机系统功角摆开180°。系统阻抗参数决定了系统振荡中心最大迁移范围,在确定阻抗参数情况下,三机系统功角变化趋势决定了振荡中心迁移方向。传统基于就地信息的解列判据难以适应多频振荡下的失步场景,通过线路两侧相位差摆开180°的判据,可准确定位多频振荡下失步振荡中心出现时刻及其位置。     

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。     

基于VSC的DCIPC抑制电力系统低频振荡的研究

根据电压源换流器(VSC)和相间功率控制器(IPC)的基本工作原理,以VSC代替IPC的移相环节构建了动态可控的相间功率控制器(DCIPC)。本文基于含一台DCIPC的单机无穷大和多机系统,建立了包含DCIPC电压源换流器VSC动态模型的系统动态方程,得到以VSC的调制比增量Δm和注入电压相角增量Δθ为输入,系统功角变化量Δδ为输出的Phillips-Heffron模型,并由此得出IPC在单机无穷大系统和多机系统中能够抑制低频振荡的理论依据。分析了IPC中阻尼功率振荡的控制参数,采取合理的控制策略调节IPC的参数,可以增加系统的阻尼转矩,使系统的振荡得到平息,提高系统运行的稳定性。     

基于相间电阻变化特征的故障选相元件

针对现有选相元件在系统振荡期间存在误选相问题,提出了一种基于相间电阻变化特征的高压输电线路故障选相新原理。发生不对称接地故障时,首先利用零序和负序电流之间的相位关系分成3个区域,每个区域存在单相接地和两相短路接地2种故障类型,在判断出某个分区后根据相间测量电阻的变化特征得到选相结果。在系统振荡期间,健全相相间测量电阻是连续缓慢变化的;短路相之间的相间测量电阻,在发生故障瞬间是突变的,而故障后则基本没有变化。仿真结果表明,发生相间故障时,相间测量电阻不受负荷电流、过渡电阻、分支系数和系统振荡等的影响,该选相元件有很高的动作可靠性和准确性,适用于系统振荡期间的选相元件。     

基于相位角的失步解列判据在复杂场景下的适应性及对策

明确基于就地信息解列判据在大电网适应性,以及对指导复杂大电网运行与控制具有重大意义。分析了失步振荡中心两侧等值电势电压幅值不等、解列装置安装位置和多频振荡对失步过程中相位角变化规律的影响,研究了基于相位角解列判据在复杂场景下的适用条件,提出了适用于大电网的配置原则和应对策略。以失步振荡中心为分界点,配置在等值电势电压较高侧的解列装置存在不能正确识别系统失步的风险,现有工程判据适用于等值电势比小于1.4的场景,配置在等值电势电压较低侧的解列装置存在误判失步周期问题。针对潜在风险,提出统一失步振荡中心方向判断逻辑,在备选解列断面双侧配置解列装置和闭锁反方向失步判断逻辑等应对策略。以多频失步振荡场景,验证了改进策略的正确性。     

风电扰动与负荷扰动叠加引起的系统强迫功率振荡研究

强迫功率振荡理论可理解为电力系统非负阻尼功率振荡.本文仿真分析了风电场(由3种不同风力发电机构成)接入电网时风扰动与负荷功率随机波动相叠加所引起系统传输功率振荡情况.仿真结果表明:对于不同风力发电机组成的风电场,扰动引起的系统传输线功率振荡幅度是不一样的;渐变风和随机风分别与负荷扰动叠加时,引起的传输线功率振荡幅度最大...     

基于振荡能量下降原理的UPFC模糊控制器设计

研究了自适应统一潮流控制器(U PFC)模糊逻辑辅助阻尼控制器的设计方法。从振荡能量函数角度分析了U PFC安装线路的功率振荡特性,提出了以降低振荡能量为控制目标的阻尼控制策略。控制器以U PFC线路的功率为输入信号,通过对系统运行状态和控制效果进行评判,应用模糊规则自适应地调节控制参数,实现对系统功率振荡的有效抑制。控制器设计不需要系统的精确模型和参数。在10机新英格兰测试系统上的仿真研究表明,该控制器控制效果明显优于线性控制器,能有效抑制系统低频振荡,提高电力系统的动态稳定性水平,且具有较强的鲁棒性。