面向超低频振荡的水电调速器与SVC附加频率控制参数联合优化

互联电网超低频振荡抑制对系统安全稳定运行至关重要,现有研究仅考虑水电调试器PI控制参数优化的措施,可能导致水电调频能力降低。随着电网中静止无功补偿器(SVC)数量的显著增长,通过SVC附加频率控制为超低频振荡抑制提供了新的思路,于是提出了一种SVC附加频率控制与水电调速器PI参数联合优化方法。首先,建立了包含水轮机和SVC的单机单负荷系统等值模型,分析SVC的附加频率控制原理,并分析所提模型对系统超低频振荡的抑制作用;在此基础上,以超低频振荡阻尼系数和水电机组一次调频性能为优化目标,通过优化设计控制器参数以提升系统整体的超低频振荡抑制能力;最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了水电机组和SVC仿真模型,对所提方法进行有效性验证。仿真结果表明,该方法可有效提升高比例水电电网超低频振荡阻尼能力,同时提升水电机组调频能力。

基于广义变分模态分解的低频及超低频振荡模态辨识

随着水电渗透率以及电网互联规模不断扩大,在水电高占比电网中出现了低频及超低频振荡现象,表现为强非线性非平稳特征,增加了振荡参数辨识的难度。针对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)中模态分解数K无法自适应确定以及处理时变振荡易产生模态混叠的问题,提出基于广义变分模态分解(generalized variational mode decompostion,GVMD)算法,结合Teager-Kaiser能量算子(Teager-Kaiser energy operator,TKEO)对低频及超低频振荡进行快速模态参数辨识。首先GVMD根据小波时频分析得到模态分解数K,通过广义傅里叶变换使各个模态在时频面界定清晰,从而使分解精度和可靠性大幅提升。然后对信号进行GVMD分解处理,再利用TKEO法快速完成振荡参数辨识。最后通过自合成信号、EPRI-36系统仿真和实测电网信号仿真验证了所提方法的有效性和可行性。

采用调速器附加阻尼控制抑制异步后云南电网超低频振荡

综述调速器引发低频振荡的作用机理以及调速器附加阻尼控制的研究现状,详细分析了水电机组调速器的负阻尼作用原理,针对云南水电机组研究和设计了一种调速器附加阻尼控制器结构,采用了时域仿真法对异步后云南电网的超低频振荡进行了仿真比对,结果表明在云南电网部分水电机组调速器上加装GPSS可显著提升电网抑制超低频振荡能力,并能有效地解决云南水电机组调节的稳定性与快速性之间的协调问题。

电力系统一次调频过程的超低频振荡分析

实际系统中多次发生一次调频过程不稳定导致的超低频频率振荡事件,在机理和表现上与传统的低频振荡存在显著区别。超低频频率振荡属于频率稳定的范畴,单机单负荷系统是研究该问题的最简系统。基于单机单负荷系统研究了超低频频率振荡的振荡频率、阻尼、振荡表现等关键特征。解析推导了简化模型下的振荡频率和阻尼并分析其影响因素。引入伯德图方法分析详细模型下的振荡频率和阻尼,幅值交接频率、相角裕度分别与振荡频率、阻尼比对应。证明了阻尼转矩法在分析原动系统阻尼特性时的适用性。采用相量图方法说明超低频频率振荡中机械功率的振荡幅度大于电磁功率。

异步联网方式下云南电网超低频振荡的机理分析与仿真

2016年云南电网与南方电网主网将实施异步联网运行方式,然而在异步联网系统试验中进行预设的直流功率提升等试验项目时发现云南电网频率出现长时间超低频率的振荡。通过大量现场试验数据分析,锁定了水电机组调速系统是造成本次振荡的直接原因,并对水电机组调速系统在振荡过程中提供负阻尼的机理进行了分析。在此基础上,利用离线数据仿真成功复现了试验过程中的超低频振荡现象,验证了理论分析的正确性,最后对下一步工作提出了初步建议。

异步联网方式下云南电网超低频振荡的抑制措施与试验

在云南异步联网验证性试验过程中,云南电网频率出现了长时间的超低频率振荡现象,威胁电网的安全稳定运行。在单机系统及BPA仿真系统下分析了水电机组调速器不同参数以及直流频率限制控制器对频率稳定性的影响,通过仿真计算提出了调整云南水电机组调速器死区、优化PI参数等措施,并比较了不同措施的特点。经过实际电网大、小扰动试验验证,本文所提措施可以有效解决异步后云南电网的超低频振荡问题。

多机系统超低频振荡分析与等值方法

实际电力系统中多次发生的超低频频率振荡在振荡形式及机理上与低频振荡存在显著区别。在多机系统中对超低频频率振荡问题进行了分析。超低频频率振荡中,所有发电机转速同调变化,系统频率整体振荡。提出一种适用于超低频频率振荡分析的系统等值方法,将多机系统等值为单机单负荷系统进行分析,提高计算效率。各发电机原动系统的阻尼转矩相互解耦,和电磁功率中的阻尼转矩加和后共同影响系统阻尼比。研究结果可为实际系统超低频频率振荡的分析与控制提供指导。

配电网超低频振荡的仿真计算研究

通过数学分析得出系统等值对地电容较大时 ,接地故障消失激发的超低频振荡会产生危及系统安全的过电流 ;EMTP仿真计算表明超低频振荡最大过电压 <2 .0p .u .,而其过电流最大倍数却可高达 5 2 8p .u .;通过分析提出了TV高压侧中性点串联电阻、系统装设消弧线圈等 。

利用暂态能量流的超低频振荡在线分析与紧急控制方法

发电机原动系统阻尼转矩系数为负是导致超低频频率振荡的重要原因,退出负阻尼机组的一次调频可增加系统阻尼平息振荡,因此紧急控制的关键是在线评估机组原动系统阻尼。文中提出了利用暂态能量流的超低频频率振荡在线分析与紧急控制方法,将低频振荡分析中的暂态能量流法拓展应用至超低频频率振荡分析,证明了能量流法与阻尼转矩法在分析原动系统阻尼时的一致性,根据现有广域测量系统数据情况,提出了原动系统阻尼转矩系数的在线评估方法,以及超低频频率振荡紧急控制的流程。仿真结果验证了文中方法的有效性,为超低频频率振荡的在线防控提供了技术手段。

水电机组超低频振荡小信号模型及影响因素分析

近年来,水电机组占比较大的电网多次发生振荡频率低于0.1Hz的超低频振荡事件,严重影响了系统的安全稳定运行。为明晰超低频振荡发生场景,首先,建立单机无穷大系统和单机带负荷系统模型,分别推导了两系统在考虑与不考虑励磁和电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)时的线性化状态空间模型,求解出不同的振荡模式。然后,基于振荡幅值计算,提出用振荡能量级理论来评估系统主导振荡模式的方法,解释了受端为非无穷大系统时更容易产生超低频振荡的原因。其次,根据建立的单机带负荷系统状态空间模型,从机理上分析了励磁调节和PSS对系统超低频振荡的影响并确定了影响超低频振荡的因素,得出适当增加调速器比例与积分环节增益比值可以有效抑制超低频振荡。最后仿真验证了调速器、励磁系统和PSS对超低频振荡的影响,同时在单机无穷大系统中验证所提评估主导振荡模式方法的正确性。

基于直流频率限制控制器的超低频振荡抑制方案

随着鲁西背靠背以及渝鄂背靠背工程的相继推进,异步联网后送端电网出现的超低频振荡威胁着系统的稳定运行。针对异步联网后的多直流送出系统,分析了超低频振荡产生原因及直流频率限制器(FLC)抑制超低频振荡的机理。结合直流FLC影响因子和直流控制敏感度提出了一种考虑送端电网水电分布的直流排序方法。并据此提出了一种的超低频振荡抑制方案,该方案利用最小二乘法–旋转不变技术的信号参数估计算法和改进粒子群优化算法,将多直流优化问题转化为多个单直流顺序循环优化问题,以实现对超低频振荡较好的抑制。最后以渝鄂异步联网后的川渝电网为算例,仿真验证了所提方案的有效性。

电力系统超低频振荡和倍频振荡的正规形分析

正规形法揭示了电力系统中动态模式之间的非线性相互作用,可用于分析因模式间非线性相互作用而产生的复杂动态现象和动态行为。分析表明,动态模式间相互作用所产生的组合模式使得振荡频率减小或增大,可能导致超低频振荡或倍频振荡现象,而且其明显程度取决于系统的非线性作用程度。正规形变换系数和正规形变量初值乘积可反映超低频振荡模式或倍频振荡模式在状态量响应中的作用程度,其值大,则组合模式作用模值大;组合模式的实部绝对值可反映组合模式持续时间的长短,其值小,则组合模式作用时间长。该分析揭示了电力系统产生超低频振荡和倍频振荡的可能性和条件。对一2区域4机系统进行仿真,应用所提方法分析出了该系统在重载运行条件下出现的超低频振荡现象。

基于复合模式的电力系统超低频振荡产生机理

从电力系统内部非线性结构特性出发,运用正则形理论这一有效的非线性分析方法,通过对复合模式在stressed系统中作用的深入研究,提出复合模式成为主导模式可以构成电力系统超低频振荡的振荡模式这一全新看法。从正则形理论复合模式的角度对超低频振荡的产生机理加以阐述,通过时域仿真,并运用Prony方法对其进行检验,表明所提出的这一新见解和新方法的正确性。

水电机组超低频振荡贡献度排序及抑制方法研究

文章分析了超低频振荡产生机理,构造了哈密顿能量函数,研究了水电机组注入系统能量变化量,将水电机组对超低频振荡的贡献度排序。文中提出一种基于调速器附加阻尼控制的超低频振荡抑制方法,利用TLS-ESPRIT辨识算法和改进的混沌粒子群算法对附加阻尼控制器参数进行优化,实现了对水电机组调速器的相位补偿,抑制了超低频振荡。最后,在改进的四机两区域模型中进行了仿真验证,结果表明所提出的方法能有效评价水电机组对超低频振荡的贡献度,抑制超低频振荡。

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析。提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低。同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象。对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性。

超低频振荡主导机组的在线监控方法

电网超低频振荡是由于水电机组机械转矩负阻尼导致一次调频控制过程不稳定引起的,而实际运行中,现有监测系统不能监测机组的机械功率,导致运行人员无法识别超低频振荡主导机组,无法快速平息振荡。文中分析机械转矩与电磁转矩阻尼特性的关系,提出了一种机械转矩阻尼的在线评估方法,实现超低频振荡主导机组的在线辨识,并退出其一次调频,抑制频率振荡。仿真结果及实际PMU录波曲线验证了文中方法的有效性,为超低频振荡的在线控制提供了有效技术手段。

0.1 Hz超低频与振荡波电压下热缩和冷缩电缆附件典型缺陷局部放电对比研究

通过建立热缩和冷缩电缆附件典型缺陷模型,在0.1 Hz超低频和振荡波电压下进行局部放电试验,测量并对比两种电压下电缆典型缺陷的局部放电起始电压(PDIV)、局部放电量以及局部放电次数等参量的差异,并对这些差异的形成机制进行分析。结果表明:对于所测量的大多数缺陷,振荡波电压下的PDIV更小,局部放电量更大,局部放电脉冲数更多。缺陷位置电压分布机制和电压恢复速率的不同是导致上述差异的主要原因。

增强型调速器对电网超低频振荡稳定性的影响

研究了水电机组增强型调速器对电网超低频振荡稳定性的影响。根据增强型调速器主要改进了一次调频死区的特点,利用考虑一次调频死区的调速模型,推导了计及电网稳态频率偏移量的增强型调速器一次调频死区的描述函数,给出了基于描述函数的增强型调速器对电网超低频振荡稳定性影响的理论分析结果,并在单机带负荷系统和云南电网中进行了仿真验证。结果表明,增强型调速器对超低频振荡稳定性的影响与不含一次调频死区的调速系统的稳定性、电网稳态频率偏移量以及扰动大小等因素相关,当电网稳态频率偏移量等于死区设定值时,增强型调速器机组的超低频振荡会发展成自激振荡。

火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性

我国电网在大联网中出现了超低频振荡现象,为了分析这种振荡的影响因素,以单机无穷大系统为例,给出火电厂锅炉、汽轮机、调速系统以及发电机、励磁系统的数学模型,推导获得整个系统线性化模型下的系数矩阵,并利用特征值分析法对火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性进行了研究。对不同参数情况进行计算分析,结果表明:在超低频段,火电厂动力系统振荡模式与转子振荡模式之间有可能存在弱相关性,所以在超低频振荡分析中需要注意这一问题。

超低频振荡的机炉功率源动态特性分析

已有研究表明,机组机械功率的振荡频率若接近电力系统固有振荡频率,可引起强迫式低频振荡。考虑锅炉、汽轮机模型以及4种机炉协调控制方式,分析了机炉系统在机端电功率扰动下输出机械功率的阻尼及动态特性。研究发现,由于机炉协调控制的功率反馈通道在电网侧扰动后变成了前馈通道,导致机炉系统的机械功率阻尼降低,振幅变大;在超低频频带内,典型模型的4种机炉协调控制都存在共振频率,且振幅比都大于2。研究证实了火电厂热力系统可作为电力系统超低频振荡的功率来源,对超低频振荡的原因分析和抑制方法研究具有实际意义。