互联电网低频振荡分析及其抑制策略的探讨

电力系统低频振荡是电力系统稳定问题的一个重要组成部分。本文对当前国内外低频振荡的研究进行了分析,阐明了各自的优缺点,并对未来研究的可行方向进行了分析。     

电力系统低频振荡机理及抑制

从状态方程特征值角度分析了低频振荡产生的机理,利用矢量图提出了基于相位补偿的抑制方法.介绍了PSS参数设计过程,采用PSS_E软件对两机系统仿真,直观地说明了PSS在抑制低频振荡方面的作用.最后提出了进一步的研究的建议.     

基于增加联络线的互联电网低频振荡抑制方法

以西北电网的低频振荡问题为例,分析和比较了投入电力系统稳定器(PSS)和增加互联电网之间联络线这2种方法对互联电网区域低频振荡的抑制效果,指出由于弱互联电网联络线存在负阻尼效应,因此更好地抑制互联电网区域低频振荡的方法是加强互联电网之间联络线的结构.     

抑制电力系统低频振荡策略的研究现状与展望

首先从低频振荡的起因开始,简单介绍了其目的,紧接着综述了抑制低频振荡的措施,并着眼对抑制低频振荡策略进行比较研究,阐明了各自的优缺点。最后,阐述了目前电力系统中运行方式的复杂性对分析抑制低频振荡策略的重要性,并对未来的发展动向做进一步的探讨。     

抑制鄂西电网低频振荡的试验研究

通过深入，细致的调查与研究，揭示了鄂西电网低频振荡的原因及特点，并根据实际情况提出了行之有效的治理措施，为防止电网低频振荡提供了重要的参考价值。     

山西电网低频振荡分析

山西电网低频振荡分析运用改进的Arnoldi频域方法,计算特高压（1000kV）试验示范线路投运前后山西电网在各种运行方式下的阻尼特性,找出大区联网后山西电网的薄弱环节,确定PSS（电力系统稳定器）的合理投入地点。     

互联电网低频振荡抑制措施研究

阐述了低频振荡产生的机理及电力系统稳定器、可控硅串联补偿器和静止无功补偿器抑制系统低频振荡的原理 ,并对这 3种抑制系统低频振荡的措施进行了比较 ,认为在抑制互联电网区域间低频振荡时 ,可将配置电力系统稳定器做为首选措施     

四川电网低频振荡及控制措施

采用特征值分析法和时域仿真方法对四川电网的阻尼特性进行分析,提出四川电网电力系统稳定器（ＰＳＳ）的配置方案,该方案的实施有效地抑制了二滩水电厂首台机组单浅并风运行中的低频荡问题,通过对四川电网运行仿真计算,表明在发电机快速励磁系统中,合理配置电力系统稳定器可以明显提高电网的小干扰动态稳定水平。     

采用低阶动态补偿器的电力系统分散控制

提出一种用低阶动态补偿器抑制电力系统低频振荡的分散控制方法。安装在不同地点的多个低阶动态补偿器通过给定结构输出反馈统一设计,使系统的所有机电振荡模态具有整体最优的阻尼效果。用本地可测量和广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)提供的部分关键远方信息共同作为补偿器的输入,从而可使本地振荡模态和区间振荡模态都得到良好的抑制。同时考虑多种运行方式优化控制器参数,使控制器具有更好的适应性;采用区域极点配置保证控制器具有一定的鲁棒性。最后,将控制器的参数求解归结为一个非光滑优化问题,并用梯度采样法进行求解。2个示例系统的仿真结果表明,该文所设计的控制器对低频振荡有着明显的抑制作用,优于传统的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。     

基于状态反馈附加阻尼控制的柔性直流电网抑制低频振荡

为了提升交直流互联系统的动态稳定性,研究了利用多端柔性直流输电系统阻尼交流系统低频振荡的方法。分析了柔性直流电网接入后系统的振荡模态,研究了直流电网对交流系统稳定性的影响,并基于全维状态空间反馈设计了柔性直流系统的附加阻尼控制器。系统振荡时该附加阻尼控制器能够输出附加控制量,调节各换流站的有功功率,从而抑制系统的振荡。以含有四端柔性直流电网的新英格兰10机系统为例进行了仿真研究,仿真结果表明,引入了该控制器的柔性直流电网能够很好地抑制原系统的低频振荡,改善系统的动态性能。     

负荷特性对电力系统低频振荡阻尼的影响

首先介绍电力系统低频振荡的概念及分析方法，再从负荷模型对电力系统稳定性分析的重要性和准确性入手，引出了电力负荷的各种模型；在此基础上，介绍负荷特性对电力系统低频振荡阻尼影响的一些主要研究成果；最后提出目前研究存在的一些问题及今后的研究方向。     

风火打捆外送系统次同步振荡的改进自抗扰直流附加阻尼控制

针对送端电网大规模风电接入可能加剧火电机组次同步振荡的问题,提出一种基于改进遗传算法的自抗扰附加阻尼控制方法。利用基于总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法对系统进行次同步振荡特性辨识,根据主模比指标选择合适的控制反馈信号,得到系统在次同步频段内各振荡模式对应的低阶传递函数;结合时间乘绝对误差积分准则(ITAE)指标与极大极小值原理确定被控系统控制目标,并利用改进遗传算法寻优确定多通道自抗扰控制器参数。在PSCAD上搭建含大规模风电的测试系统模型,仿真结果表明基于改进自抗扰控制的附加次同步阻尼控制器在送端电网多种运行方式和不同故障情况下都能有效抑制汽轮发电机组的次同步振荡,鲁棒性较强,同时低阶自抗扰控制器也具有令人满意的控制效果。     

基于UPFC&DC-SDC的交直流电网低频振荡抑制研究

针对交直流混联电网的低频振荡问题,提出一种将统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller, UPFC)及直流附加阻尼控制器(DC Supplementary Damping Controller, DC-SDC)相结合的UPFCDC-SDC综合阻尼控制系统。为使UPFCDC-SDC综合控制系统发挥最佳控制效果,由UPFC及DC-SDC的状态变量,推导了含UPFCDC-SDC综合控制系统的基于VSC-HVDC的交直流混联系统特征根增广矩阵。基于该矩阵计算了多运行方式下系统小干扰概率特征值。以该矩阵特征值实部加权后的和最小为目标函数,考虑该矩阵阻尼比、线路传输极限及安全等约束,构建了确定UPFCDC-SDC综合控制系统参数的优化方程,并通过粒子群优化算法求解。以CEPRI36v7系统为例,验证了所提方法能在不制约直流输电能力的同时抑制低频振荡。     

Stabilization control for multimachine system using decentralized H∞ excitation controller realizing terminal voltage control and damping control

In this paper, to achieve both damping of power system oscillation and terminal voltage control simultaneously on a multimachine power system, we propose a decentralized H_∞ excitation controller. In the proposed method, H_∞ control via the Normalized Coprime Factorization approach is used to achieve the proposed design idea. By the Normalized Coprime Factorization approach, the weighting function in H_∞ control design is simplified, and output feedback controllers that take into account the realities and constraints of the power systems are designed. The proposed controller is subjected to model reduction of H_∞ controllers, and is transformed to a discrete system to perform digital control by computer systems in consideration of application to a real system. We verify that the proposed excitation controller can achieve both damping of power system oscillation and terminal voltage control by computer simulations of a multimachine power system. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 147(1): 33–41, 2004; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10254     

应用附加励磁阻尼控制抑制HVDC引起的次同步振荡

大型汽轮发电机组经交直流混合送出的系统中,当高压直流输电（HVDC）控制与机组之间相互作用较强时,可能引发机组轴系的次同步振荡（SSO）问题。对此,研究了附加励磁阻尼控制（SEDC）抑制HVDC-SSO的有效性。在PSCAD/EMTDC仿真平台构建了典型的交直流混合输电系统模型,研究了HVDC引起SSO的系统运行条件,进而设计了多模式SEDC控制器,分别在大/小扰动下分析了SEDC改善模式阻尼和暂态响应的效果。结果表明：SEDC能大幅提高机组轴系多个模式的阻尼,在大/小扰动下均能有效抑制SSO,避免出现SSO发散风险,保障机组和电网的安全稳定运行。SEDC可望成为解决HVDC-SSO问题的有效方法之一。     

A decentralized control system for stabilizing multimachine power systems

A decentralized control system is studied for stabilizing multimachine power systems. A longitudinal power system with three areas, each having one machine, is considered in this study. A decentralized control design method is proposed, which is based on the optimal regulator theory. First a centralized control system is designed without any consideration on whether state variables are all available or not. Second a pseudo-decentralized control system is designed by omitting control gains corresponding to state variables which give hardly any effects on the power system stability. It is found that only one variable of phase angle of each machine is absolutely necessary for the pseudo-decentralized control system. This leads to an idea based on power system engineering, that is to say, new variables of tieline power flow are introduced in the decentralized control system design to substitute for the phase angle of each machine. Thus a decentralized control system for power system stability can be designed using the new variables of tieline power flow. It is demonstrated from simulation studies that the decentralized control system improves even longitudinal power system stability as well as the centralized control system.     

多机系统多变量励磁控制下的阻尼守恒、阻尼竞争与阻尼协调

本文从多机电力系统总阻尼的概念出发,证明了多变量励磁控制并不增加电力系统总阻尼.在AVR的基础上附加转速、功角、功率,乃至于附加远方机组任意信号的复杂多变量励磁控制方式下,电力系统总阻尼保持守恒,其数值与单纯AVR控制时相等.由于电力系统所有模式阻尼之和为常数,所以在试图增加某一模式阻尼时必然导致削弱其他模式的阻尼.这是设计多变量励磁规律时的阻尼竞争现象.附加励磁控制的实质仅仅是在各模式阻尼相互竞争、彼此消长中寻求协调与平衡.当系统满足阻尼守恒条件时,给所有模式增加阻尼的企图是不可实现的.     

免疫遗传算法在多机电力系统PSS参数优化中的运用

电力系统稳定器参数的优化对于抑制多机电力系统低频振荡具有非常重要的意义。运用免疫遗传算法对多机系统PSS参数进行优化,将免疫操作融入基本的遗传算法中,运用免疫二次应答原理有效抑制了参数抗体在交叉、变异过程中的退化现象,提高了寻优过程的收敛性和稳定性。算例表明,采用免疫遗传算法对PSS参数优化其收敛性、计算时间和稳定性方面都优于传统遗传算法,将经过参数优化后的PSS加装到系统中,不反可以克服低频振荡现象,而且使系统的稳定性大幅度增强。