The Low-Frequency Oscillation Restrain Method Research of Converter-Fed Multi-Phase Induction Motor Propulsion system

The inverter-fed induction motor drive system may become unstable at low frequencies and light load, and phase current and speed of the induction motor may oscillate periodically, which will threaten safety and reliability of the system. This paper chooses nine-phase induction motor simulated propulsion system as the research object, small disturbance model of three-phase induction motor is built, and average equivalent model of the converter is built by introducing switch function. On the basis above, small disturbance mathematic model of the whole system is obtained. As for the limitation of parameters adjustment method of restrain low-frequency oscillation, the restrain method combining current close-loop with dead-time compensation is put forward. Finally, the proposed restrain method is verified respectively on the built simulation and experimental analogue platform. And the simulation and experimental results indicate that the proposed method can not only satisfy the requirement of low-frequency oscillation restraining, but also be expanded widely, and the stability of the system can get improved greatly.

Applications of Localized Phase Compensation Method to Design a Stabilizer in a Multi-machine Power System

为了演示和验证稳定器设计的就地相位补偿法在多机电力系统中的应用,介绍在多机电力系统中,就地补偿设计稳定器的2个应用实例。第1个实例是在多机电力系统中就地补偿设计电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）,阻尼电力系统局部模振荡。第2个实例是就地补偿设计附加在静态同步补偿器（static synchronous compensator,STATCOM）上的稳定器,抑制多机电力系统中的区域模振荡,并给出在一个16机电力系统中的应用计算和仿真结果。

基于直流电压同步的构网型变流器低频振荡分析与阻尼控制

基于直流电压同步的构网型变流器能够在稳定直流侧电压的同时实现变流器自同步,然而直流电压动态与控制环相互作用可能会引起系统低频振荡。为了研究低频振荡产生的机理,建立了计及直流电压同步控制环与交流电压环的构网型变流器“功率-功角”稳定性分析模型,分析发现直流电压同步相比于功率同步会引入更多的相位滞后,同时交流电压环也会在环路中引入相位滞后,导致系统环路增益在具有高幅值的低频范围内存在-180°相位穿越,进而引发低频振荡问题。基于低频振荡机理分析,提出两种对直流电压同步控制进行相位补偿的方法,通过重塑系统环路低频高增益区的相位,实现对低频段的阻尼控制和振荡抑制。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

低惯量交流系统并网变流器次/超同步振荡分析

低惯量电力系统中跟网型变流器可能会与同步机转子动态产生交互,给系统稳定性分析引入新的问题,仅靠跟网型设备动态和短路比衡量交流系统强度不再准确。为此,该文综合分析系统惯量和短路比对跟网型变流器小干扰同步稳定的影响,提出适用于分析低惯量系统中并网变流器稳定性的方法,所提方法计算量低、物理意义明确。首先,推导变流器和同步机混联系统的闭环模型,并提取出能表征低惯量动态的相互作用系数矩阵,定性分析两类设备间的交互关系。其次,基于模态摄动理论,将原多机系统解耦为稳定性等效的子系统。然后,选取适用于分析小干扰同步稳定问题的相位主导回路,根据该回路提出综合考虑惯量和短路比的稳定性分析方法。最后,基于仿真算例验证了所提低惯量系统中并网变流器小干扰同步稳定性分析方法的有效性。

模块化多电平铁路功率调节器接入的机车混跑车网耦合系统稳定性分析

基于模块化多电平换流器的铁路功率调节器(modular multilevel converter-railway static power conditioner,MMCRPC)能够有效解决牵引供电系统存在的电能质量问题,但接入MMC-RPC对车网耦合系统低频稳定性的影响尚不明确。针对此问题,首先考虑频率耦合效应,基于多谐波线性化方法建立了CRH3型、CRH5型机车变流器及MMC-RPC的端口序导纳模型,并实现了不同控制策略、不同变流器负荷序导纳模型在单相静止坐标系的统一。其次,分别研究了MMC-RPC接入牵引网前后车网耦合系统的低频振荡现象。接着,根据主导相角裕度和灵敏度指标首次定量评估了MMC-RPC接入机车混跑系统工况下不同控制器参数对系统稳定性的影响,并提出相应调参准则以提升系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink仿真和硬件在环半实物实时仿真验证了对系统稳定性分析结果的正确性。

直驱风电场单机等值模型下次/超同步振荡模式特征的准确度分析与评价

由于详细模型的复杂性,并网风电场稳定性分析通常采用单机等值模型(SEM)。然而,SEM对于并网风电场系统的小干扰稳定性分析的适用性仍然不确定。提出了从数值和趋势两方面综合评价的方法比较等值前后振荡模式特征的准确度,分析说明了SEM的充分性。通过两种常见的单机等值方法对并网风电场进行单机等值建模;研究了在永磁同步发电机(PMSG)参数以及风电场结构变化的条件下单机等值模型与全阶模型次同步振荡模式的准确度。结果表明,单机等值会降低小干扰振荡模式的准确度,不同等值方法的适用场景不同。

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。

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。

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。

中低压柔性直流配电系统稳定性分析模型与机理研究综述

中低压柔性直流配电系统可高效接纳利用光伏、风电等新能源和储能等直流型电源,为电动汽车、数据中心及LED照明等直流型负荷提供高效可靠供电,因此得到广泛关注。然而由于系统内电力电子设备特性各异,直流网络拓扑复杂,控制策略多样,运行状态变化频繁且变化范围较大,使得直流配电网存在多时间尺度小扰动和大扰动稳定性问题。为此,首先对直流配电系统的拓扑类型以及典型控制策略进行了梳理,然后分别对直流配电系统的典型小扰动和大扰动稳定性研究现状进行了详细的综述,最后对直流配电系统稳定性研究进行了总结和展望。

异步风电机组接入系统的小干扰稳定及控制

在电力系统分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立基于普通异步发电机的风电机组(异步风电机组)和电力系统模型,分析异步风电机组对电力系统小干扰稳定性及阻尼特性的影响。提出了一种改进的桨距角控制方案——将系统频率偏差信号引入桨距角控制系统。在系统发生低频振荡时,通过调节桨距角控制异步风电机组输出功率,使风电场输出功率与系统功率振荡的频率相关。对系统进行特征值分析和故障时域仿真,2种分析结果都表明,改进的桨距角控制环节能够改善系统阻尼,对系统功率振荡具有很好的阻尼和抑制作用,加强了系统动态稳定性。

小干扰稳定调度控制策略在线计算方法

对弱阻尼低频振荡模态,通过求解特征值对运行方式的灵敏度,在线计算提高模式阻尼的运行方式控制调整策略,实现对低频振荡的有效预防、抑制或平息。计算之初,通过模糊聚类对多机系统进行分群;利用参与因子筛选实际参调发电机,明确控制范围。采用特征值对运行方式灵敏度并行化计算,快速获取小干扰稳定量化指标(阻尼比)对控制变量(发电机出力)的梯度,用于指导发电机功率调整。调整结果充分考虑了被控发电机功率限额和实际调度操作可行性等约束条件。结合并行计算技术,实现了2万节点级互联电网5 min内的在线控制策略计算。仿真算例证明了所提方法的有效性和可行性。所提方法已应用于实际的在线安全稳定评估与预警系统。

风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响

为研究风电并网对互联系统低频振荡的影响,基于完整的双馈风电机组模型,定性分析了两区域互联系统在风电机组并网前后阻尼特性的变化情况。从双馈风电机组并网输送距离、并网容量、互联系统联络线传送功率、是否加装电力系统稳定器等多个方面,多角度分析了风电场并网对互联系统小干扰稳定及低频振荡特性的影响。之后,以两个包括两个区域的电力系统为例,进行了系统的计算分析和比较。结果表明,有双馈风电机组接入的互联电力系统,在不同运行模式下,双馈风电机组的并网输送距离、出力水平、联络线传送功率对低频振荡模式的影响在趋势和程度上均有显著差异,这样在对风电场进行入网规划、设计和运行时就需要综合考虑这些因素的影响。

德宝直流调制对四川电网阻尼特性的影响

以四川电网2010年丰大运行方式德宝直流单极运行为背景,重点研究直流功率调制对四川电网小干扰稳定性的影响。根据可观性指标选取断面功率作为直流附加控制器的输入信号,能够有效反映区域间的低频振荡信息。通过比较分析典型故障下各种运行条件的系统特性以及主振模式的Prony辨识结果,表明德宝直流系统的大、小方式直流调制可以显著提高系统的区域间阻尼。为了校验参数的鲁棒性,在系统各种运行方式下进行大量的时域仿真,结果表明它能够与电网中现有PSS协调作用达到共同抑制四川电网低频振荡的目的。

基于安全域的大规模风电并网系统低频振荡稳定分析

以安全域方法为基础,研究大规模风电并网对电力系统振荡稳定的影响,对比分析双馈风机替换同步机前后系统可保持小扰动稳定的运行区域的变化,并借助时域仿真探索小扰动稳定域的变化机理。分析输电距离、双馈风机有功控制回路与无功控制回路PI参数对系统低频振荡稳定性的影响。研究表明,双馈风电场并网对系统低频振荡稳定的影响受输电距离与双馈风机励磁控制回路的PI参数影响显著;较小的比例系数和积分系数则可降低双馈风电场对系统低频振荡稳定的不利影响,甚至改善系统的低频振荡稳定特性。

负荷模型动态特性不确定性对低频振荡的影响

对电力负荷的动态特性对低频振荡的影响进行研究。采用由 1个感应电动机与 1个静态负荷并联而成的综合负荷模型 ,考虑在建模过程中存在负荷参数辨识误差及负荷特性估计的不准确造成的不确定性 ,研究动态负荷所占比例和电动机惯性时间常数对电力系统低频振荡频率和阻尼的影响。通过对一个 4机 2区域系统的典型实例进行研究分析 。

温控负荷对电力系统低频振荡的影响

温控负荷是电力系统最为重要的负荷类型之一,它对电力系统的低频振荡具有重要的影响。本文建立了用于小干扰稳定分析的温控负荷的数学模型,以一个4机2区域的典型系统为算例在MATLAB电力系统分析工具箱(PSAT)中对温控负荷接入电力系统后对系统低频振荡的影响进行了仿真分析,研究了温控负荷所占比例及其负荷参数对系统低频振荡和阻尼的影响。

电力系统小干扰稳定安全评估的一般原则及其在贵州电网中的应用

互联电力系统的低频振荡问题日益突出,对实际电网开展及时、有效的小干扰稳定安全评估,深入掌握系统小干扰稳定特性具有十分重要的现实意义。针对相关研究系统性、规范性不足的问题,提出工程中小干扰稳定安全评估的一般原则,即有效性、典型性和可验性原则。将上述原则应用于贵州电网的小干扰稳定安全评估中,指出贵州电网的关键模式为云贵区域模式,分析了云贵区域模式受贵州外送功率、贵州500kV线路接线、贵州机组电力系统稳定器参数影响的特性,提出通过现场测试调整电力系统稳定器参数,提高系统阻尼的建议。文中的研究可为现场开展小干扰稳定安全评估提供参考。

湖北鄂西电网低频振荡抑制及PSS试验研究

针对小水电群接入大系统发生低频振荡的问题 ,以及湖北鄂西电网经常发生低频振荡的现象 ,对鄂西电网的网架结构、传输特点和振荡原理进行了分析和研究。结合鄂西电网的特点研究其抑制低频振荡的原理和方法 ,提出相应解决措施。通过仿真和动模试验 ,以及现场运行试验 ,证明适当采用电力系统稳定器 ( PSS)是一种最简单 。

低频振荡的功率振荡增量分布计算新方法

提出一种用于低频振荡研究的功率振荡增量分布计算新方法,该方法突出了发电机功率振荡增量分布对全网功率振荡增量分布的决定作用,推导得到发电机功率振荡增量与机组惯量、右特征向量元素之间简明的关系,使认识进一步清晰化,同时以此为基础为对实际系统进行功率振荡增量分布的计算和分析提供了新的思路。对中国发生的一次具有典型意义的低频振荡事件进行了功率振荡增量分布的计算和研究,验证了计算方法的正确性,并从功率振荡分布的角度,对局部电厂模式引发区间联络线大功率振荡问题进行了深入的分析。