多机系统调速侧电力系统稳定器GPSS的设计

低频振荡是一种不利于电力系统安全和稳定运行的现象,而电力系统稳定器(PSS)可以有效抑制低频振荡。由于励磁系统和电力系统运行方式及工况之间的密切关系,致使电力系统中PSS的协调设计和安装地点的选择成了PSS能否用于电力系统的关键。作者设计了一种调速侧电力系统稳定器,其设计原理和传统的PSS一样简单,且具有较好的鲁棒性,同时还具有多机解耦特性,给本机带来阻尼的同时不会给其它机组带来负阻尼,避免了参数协调和安装地点的选择。最后利用算例仿真验证了调速侧电力系统稳定器不仅可以抑制低频振荡,还可以提高电力系统暂态稳定性。

调速侧电力系统稳定器优化设计方法

针对由调速系统引起的弱阻尼低频振荡问题,提出调速侧电力系统稳定器(governor power system stabilizer,GPSS)优化设计方法,在抑制低频振荡的同时确保系统调节速度满足一次调频性能要求。首先,构建GPSS优化模型,该模型以阻尼比裕度与系统达到90%出力时间加权和最大为目标函数,以系统一次调频所要求的速度、稳定时间和稳定性为约束条件;进而,基于粒子群优化算法(particle swarm optimization,PSO)构建该优化模型的求解方法。算例验证了所提模型及算法的有效性及可行性。

计及阻尼特性与调频特性的调速侧电力系统稳定器优化策略

配置调速侧电力系统稳定器(GPSS)是汽轮机侧抑制电网低频振荡的有效方法,现有研究多以单一阻尼指标提出GPSS优化策略,未考虑GPSS与调速系统固有参数耦合作用对机组一次调频性能造成的影响。选取与低频振荡强相关的状态变量,兼顾状态变量输出误差与最终稳态误差构建动态稳定性指标,以GPSS安装前后阶跃扰动下一次调频上升曲线各时间响应差值加权和构建调频特性指标,区别于将多指标通过人工赋权整合为单目标优化的主观性,使用基于非支配排序思想的带精英策略的非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法将具有博弈关系的阻尼指标和调频特性指标权衡考虑。并采取基于理想均衡点的兼容解法从Pareto解集中得到最佳兼容方案,在一次调频考核允许范围内将机组振荡曲线平息时间缩短了4.936 s,使得系统的综合性能更加合理。

水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器研究

在同步发电机组调速器侧装设电力系统稳定器是抑制电力系统低频振荡的有效措施。采用水力系统弹性水击模型和同步发电机Philips-Heffron模型,设计了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器(FG PSS),并应用Matlab/Simulink对其效果进行了仿真研究。结果表明,FGPSS对于改善机组动态性能具有良好的作用,而且具有较强的鲁棒性。

电力系统稳定器实现于调速系统之研究——第二部分:多机系统中特性分析

本文利用MIMO频域理论,通过引入附加阻尼比矩阵,论证了调速侧电力系统稳定器GPSS具有多机解耦特性,给出了多机电力系统中GPSS的设计方法和一个三机系统设计示例。理论分析和仿真结果均表明,基于相位补偿原理的单机系统GPSS设计方法可以推广于多机系统,从而,避免了多机PSS参数协调的难题,有效地抑制了系统中的增幅低频振荡和弱阻尼振荡。

抑制区间低频振荡的电力系统稳定器设计

随着互联电网规模增大,低频振荡对电网稳定的影响愈来愈大。本文提出一种基于广域测量信号的电力系统稳定器,通过选取合适的反馈信号和优化阻尼控制器的结构来设计广域电力系统稳定器的结构模型。利用粒子群优化算法优化广域电力系统稳定器的参数,使得广域阻尼控制器满足区域间功率振荡阻尼最大,从而起到更好地抑制区间振荡的作用。本文采用两区域互联系统为算例,通过仿真验证设计的稳定器在多种系统故障下对区间低频振荡的抑制效果,结果表明优化的电力系统稳定器能够较好地抑制区间低频振荡,提高系统阻尼水平。

紧水滩水轮机调速系统对电力系统稳定性的影响

基于实测的紧水滩水轮机调速系统模型参数,研究了单机无穷大系统和浙江电网调速系统对大、小扰动稳定性的影响,并讨论了调速系统对电力系统稳定器参数整定计算的影响。认为:紧水滩水轮机调速系统及其参数的变化对电力系统大、小扰动稳定性的影响有限;投入电力系统稳定器大大提高了阻尼,减弱了调速系统对小扰动稳定性的影响;对较长时间的大扰动情况,稳定分析第1摆应采用非线性水力系统调速系统模型;调速系统的响应速度和增益对电力系统调频起着重要作用。

励磁侧电力系统自适应稳定器的设计

设计一种用于经输电线与无限大母线连接的同步发动机励磁侧组合系统自适应稳定器。设计的方案与传统的电力系统稳定器不同 ,它包括几个自适应稳定器 ,且这些稳定器同时又并联工作。稳定控制信号由各个单一的电力系统自适应稳定器的加权获得。同时又研究了加权系数的选择方法。

汽轮机侧机网耦合系统低频振荡特性与抑制策略研究

原动机侧诱发的电网低频振荡事件时有发生。建立汽轮机的机网耦合Phillips-Heffron模型,运用机械阻尼分析方法,分析系统阻尼特性。通过状态空间模型求解系统机电振荡模式。数值分析表明,汽轮机侧参数的不合理配置使得系统机电振荡模式越过虚轴偏移至右半平面,导致系统发散振荡。针对调速侧电力系统稳定器(GPSS)传统配置策略下低频振荡阻尼特性弱、鲁棒性差等问题,对蚁狮算法(ALO)进行改进,以系统阻尼特性为约束,使用改进型ALO优化设计GPSS。在仿真实例中,改进型ALO将系统最小阻尼比从0.050提升至0.249,小扰动下转子角速度偏差响应在4.5 s趋于稳定,各工况下的转子角偏差振荡曲线均能在4.2 s内平息,系统阻尼特性及鲁棒性提升显著。

基于模糊控制理论的水轮发电机组调速器侧PSS研究

由于引水系统的水锤效应和水轮机的强非线性特性,水轮发电机组采用常规调速控制对于改善电力系统稳定性难以取得满意的效果.采用水力系统弹性水击模型和同步发电机非线性模型,基于模糊控制理论设计了水轮发电机组调速器侧模糊电力系统稳定器(FGPSS),应用SIMULINK对其效果进行了仿真研究.结果表明,FGPSS能够较好地改善机组的动态性能,具有较强的鲁棒性.

一种基于PSS和模糊PID控制的运行工况波动下柴油发电机调速系统研究

核电厂柴油发电机需要具备起动速度快、有功功率大、供电时间长、可靠性高、带载性能好等特点,而机组的调速系统作为机组的核心控制部件,对机组的稳定可靠运行起着至关重要的作用。为解决柴油发电机在外电网运行状况波动时传统调速控制方法引起的低频振荡等问题,提出了一种基于电力系统稳定器(PSS)和模糊PID控制的柴油发电机调速方法。基于MATLAB Simulink仿真软件搭建柴油发电机调速系统模型,将实际工程运行数据与基于PSS和PID的转速控制方法进行仿真对比。结果表明该方法具有较高的适应性和鲁棒性,不仅提高了柴油机转速的控制精度,还加强了端电压与功率的稳定。

调速系统恶化阻尼的机理分析及其改进措施

以汽轮机调速系统为例,对其恶化系统低频振荡阻尼的机理进行了研究;探讨了引入附加控制消除调速系统在低频振荡时产生的负作用,给出考虑调速系统及其附加控制的单机无穷大系统的传递函数框图,推导出系统的线性方程组并进行仿真计算。结果表明:调速系统的参数选择不当会提供负阻尼恶化系统的低频振荡;附加控制能有效消除调速系统的负作用。

基于PowerFactory的同步发电机控制系统实用模型验证

DIgSILENT公司开发的PowerFactory软件在国内外电力系统分析中得到了日益广泛的应用。然而,PowerFactory软件缺乏国内实用的同步发电机控制系统(励磁、调速、电力系统稳定器)模型和参数库,限制了其研究结论准确度的提高。针对这一问题,基于PSASP实际工程数据,选取实用的同步发电机控制系统模型类型,在PowerFactory中进行了建模实现,并与PSASP软件进行了仿真对比验证。两区域四机系统中的仿真对比结果验证了所建模型的准确性,为获得更为准确的电力系统分析结果打下基础。

紧急电压态势下的需求侧管理

通过对中心大城网供需关系紧张时需求侧用电行为的解析，阐明了中心大城网电压崩溃的潜在危机；结合需求侧负荷的动态变化，探讨了紧急态势的判断方法；研究了紧急无功调度中的无功补偿模式。在此基础上，提出了紧急态势下的需求侧管理策略。

调速器间隙死区对GPSS的影响分析

本文应用描述函数法对调速器间隙死区给GPSS造成的影响进行了分析,给出了数字仿真和动模试验结果。理论分析和试验结果均表明间隙的存在不影响GPSS在极限环外抑制电力系统低频振荡的能力,而极限环从理论上估计是不大的,由其产生的振荡幅度在实践中也是可以接受的。

发电机调速控制中自振荡的有效抑制

为了消除调速侧电力系统稳定控制中调速器间隙非线性造成的自振荡 ,提出了用外加高频周期信号“辗平”调速器间隙实现线性化的方法。应用谐波线性化原理进行了系统分析 ,导出外加高频周期信号的参数设计。最后 ,给出了一个单机电力系统的仿真试验。系统分析和仿真试验结果表明了文中所述方法的有效性。

考虑调速器的电网PSS2B参数优化研究

考虑了调速器对PSS2B的影响。首先,本文分析了电网目前采用的自并励励磁系统、调速器和PSS2B控制器,根据电网实际情况对其三者提出了符合电网实际情况的简化和建模,并建立了符合电网实际情况的多机线性化模型和状态矩阵。根据电网部分区域机组多种运行方式,构建了多机电振荡模式下的目标函数,进行PSS2B参数优化。其次,本文提出了一种自适应迁移操作和采用DE算法变异操作改进了标准BBO算法,得到本文改进后的BBO算法(BBO-DE)。自适应迁移操作能避免直接进行迁移操作出现的不足,保证优秀个体可以更大程度的信息交流。DE算法变异操作保证了差分变异基的质量和物种的多样性,有效增加了算法的变异能力。最后,在PSASP中搭建了电网部分区域电网模型,在3种不同运行工况下,通过仿真验证了本文优化出的PSS2B参数可有效提高系统抑制低频振荡的能力,能适应于系统不同的运行工况,拥有良好的鲁棒性。

淮沪特高压投产后的华东电网低频振荡特性分析

针对淮南-上海(简称淮沪)特高压工程投产后,华东电网低频振荡特性开展深入研究。对华东电网近年来发生的几类低频振荡案例进行了回顾和总结;通过对不同典型运行方式的分析,指出了特高压投产后华东电网主要存在的几种振荡模式;对重大检修方式下电网低频振荡特性进行了分析;开展了接入特高压机组对华东电网振荡模式专题研究,并论证了电力系统稳定器(PSS)对抑制该振荡模式的重要性;开展了时域、频域的对比分析及验证,提出时域仿真分析中进行参数辨识的典型经验;对调速系统在低频振荡中的作用开展研究,提出当前实际工程中的应对措施。最后,对下一步开展低频振荡研究工作的重点和方向进行了展望。

云广直流孤岛运行“5·26”双极闭锁原因分析及改进措施

以云广直流2013年"5·26"孤岛调试中单极闭锁试验导致双极闭锁事件为例,分析了孤岛方式下单极闭锁后直流系统无功控制及发电机励磁系统的响应特性。指出了机组电力系统稳定器(PSS)存在的反调现象显著恶化了孤岛系统的过电压问题,直流无功控制对大扰动后频率、电压变化的适应性不足是导致双极闭锁的直接原因。现有直流孤岛过电压控制主要集中在换流站侧,没有充分发挥发电机的电压控制能力。为了更好解决直流闭锁后的过电压问题,还需要深入研究PSS反调的解决方案,并充分发挥机组的励磁调节作用。提出了广域PSS和高压侧电压控制的技术思路并进行了仿真验证。

电励磁同步风力发电机输出电压DL-H∞控制

针对前端调速式电励磁同步风力发电机励磁系统的快速性、时变性等特点,提出了一种基于H∞控制的同步风力发电机输出电压的DL-H∞控制方法。在该方法中,采用了简化的无刷励磁系统结构,建立了系统数学模型,设计了用于励磁控制的内环H∞励磁控制器;针对快速励磁引起发电机振荡和失步等问题,设计了保证同步风力发电机并联稳定运行的外环H∞电力系统稳定器,有效解决了同步发电机快速励磁和暂态稳定之间的矛盾。仿真结果表明,基于H∞理论的同步风力发电机输出电压DL-H∞控制在快速性和稳态性能上优于单一H∞励磁控制。