Francis Turbine and Governor Improved Models Considering Step Closing Law of Guide Vanes for Power System Stability Analysis

The Francis turbine governing system models in PSD-BPA can’t precisely reflect the actual characteristics. Endeavor was done in this paper to solve the problem. An improved model of actuating mechanism was developed, which could reflect the step closing characteristic of hydro guide vanes. The effect of the inflection point value of actuating mechanism on load rejection was analyzed based on simulation. The non-linear Francis turbine model with power versus gate position module was researched in this paper. Based on field test, comparisons of simulation results with measured data were presented. The analysis demonstrates that the improved models of Francis turbine and governor proposed in this paper are more realistic than the models of BPA, and can be applied in power system simulation analysis better.

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。

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。

模糊-线性最优 HGPSS 原理

基于调速器控制的解耦性，提出在水轮机上通过调速器控制（ＨＧＰＳＳ）实现抑制低频振荡，并针对实现所面临的问题采用一种实用的Ｆｕｚｚｙ控制方法，为从根本上解决ＰＳＳ参数选择和多机协调存在的问题提供了一种思路。为真实反映水力系统的动态过程，在设计中引用弹性水击模型来描述水力系统的动态过程。仿真结果表明：ＦｕｚｙＨＧＰＳＳ理论上是正确的，有很好的应用前景。

利用PSS4B和GPSS附加阻尼控制抑制云南电网超低频振荡的对比分析

针对云南电网超低频振荡问题,对电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)(型号PSS4B)和调速器侧电力系统稳定器(governor PSS,GPSS)附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果进行对比分析。首先建立基于单机带负荷无穷大系统的小干扰分析模型,然后以云南电网某大型水电机组为算例,得到机组低频振荡和超低频振荡模式间的同源关系,最后通过特征根轨迹对比分析PSS4B和GPSS2种附加阻尼控制用于抑制超低频振荡时的特点和效果差异。所得的结论对云南电网采取哪种附加阻尼控制用于优化一次调频和抑制超低频振荡具有参考价值。

水电厂发电机组调速器电气二次系统的稳定性分析与优化策略

旨在探讨水电厂发电机组调速器的电气二次系统在电力系统中的稳定性问题,并提出相应的优化策略。采用了多种分析和实验方法来深入研究电气二次系统的各个关键要素。经过深入研究和分析,发现电气二次系统中存在多个可能影响其稳定性的因素。根据这些分析结果,提出了一系列针对性的优化策略。通过研究,电力系统的运营者和决策者可以更加明确提高电气二次系统稳定性的措施,从而确保电力系统的平稳、高效运行。为电力系统的稳定运行提供了有力的理论和实践支持。

原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响

随着电网的发展、互联系统的形成和发展,电力系统动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的一个重要部分,在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析,研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了△ω-△δ坐标系,研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系统传递函数模型,对其进行了频率响应特性及阻尼特性分析,提出了分界频率的概念,并得出了一般性结论。在单机无穷大系统和多机系统中,研究了原动机调节系统主要参数对电力系统动态稳定的影响,通过频域小干扰计算和时域Prony分析,验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响,除了与调节系统本身参数有关外,还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程度有关。

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。

水轮机调节系统非线性H^∞控制规律的研究

该文建立了水轮机调速系统的刚性水击鲁棒模型。基于非线性微分几何控制理论和非线性H∞ 控制理论 ,给出了针对具有刚性水锤效应的水轮发电机组的调速器非线性鲁棒控制规律 ,并对该控制规律进行了仿真研究。

水电机组水力系统和调速器控制规律对电力系统稳定的影响

水电机组的动态过渡过程是一个水力系统、机械系统和电气系统间的相互影响、相互制约的复杂过渡过程.通过对水电机组复杂非线性模型的仿真研究,探讨了水电机组引水系统的水击效应和水轮机调速器控制规律对电力系统稳定的影响.研究结果表明:由于水击作用的影响,原动机的自动调节会恶化系统阻尼,使转子摇摆曲线的衰减速度明显减慢,水轮机调速器的微分作用对单机-无穷大电网的稳定是不利的,并入电网运行的水电机组调速器应采用PI控制规律.

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。

华中-川渝联网稳定计算用发电机励磁和调速系统的数学模型及参数

现场调查了华中、川渝系统典型的200MW及以上汽轮发电机、100MW及以上水轮发电机励磁系统模型及参数、调速系统(包括原动机)模型及参数;总结了现场进行发电机励磁系统参数测试的经验;根据现场实测结果和调查结果确定发电机励磁控制系统、调速系统可用于电力系统稳定计算的数学模型及参数;提出了评判、校核基于现场测试得出的数学模型和参数正确性的方法,并将其应用到指导生产的仿真计算之中取得了一定的成果。

电力系统稳定器实现于调速系统之研究第一部分:可行性分析

本文提出了调速侧电力系统稳定器,简称GPSS,并研究了其实现的可行性问题。原理分析和仿真结果均表明:调速器时间常数和间隙死区不影响GPSS的功能,在发电机的调速系统侧完全可以实现PSS,达到提高系统阻尼、抑制低频振荡的目的.而且,GPSS对系统的运行方式及工况的鲁棒性好,设计方法可直接推广到多机系统。

用于稳定计算的水轮机调速系统原动机模型

水轮机调速系统模型中,水轮机原动机(包括水轮机和过水系统)的强非线性对稳定计算结果有着重要影响。水轮机原动机的主要特点是强非线性以及水击,尤其在导叶开度大于50%的区间,在该区间范围内增大相同的导叶开度导致增加的功率小。通过水轮机原动机理论建模研究,并以现场试验修正理论模型,建立了适用于电力系统稳定计算的水轮机调速系统原动机模型,即"机组导叶开度与出力关系曲线加理想水轮机"的非线性模型;根据水轮机真机与模型机组的相似性,进一步提出了利用水轮机模型综合特性曲线和现场试验得出最大水头和最小水头下该曲线的方法,以满足电力系统稳定计算的不同需要。

利用功角和转速的非线性最优调速附加控制提高汽轮发电机静态和暂态稳定性的研究

利用实时测量的功角和转速 ,在原有调速系统速度反馈的基础上 ,提出了 1种基于微分几何理论的非线性最优调速附加控制NOGAC算法。利用该算法设计的附加调速控制器进行了单机无穷大系统的低频振荡和三相短路动模实验 ,动模实验结果表明 :NOGAC能够提高汽轮发电机的静态和暂态稳定性 ;在汽轮发电机发生失步故障后 ,投入NOGAC能够很快将发电机拉入同步 ;NOGAC是对调速汽门实施的 1种连续平滑调节 。

多机一洞水电站水力-调速系统的稳定分析

讨论了多机一洞水电站的水力-调速系统的稳定性,应用动力平衡理论从系统的基本方程出发,利用非齐次微分方程组与齐次微分方程组稳定性的关系,建立一套更符合实际工程的小波动稳定域计算模型,为实际工程提供可靠的理论依据。

快速评估电力系统频率稳定性的方法

针对动态分析频率稳定性计算费时、无法满足在线应用的难题,从静态分析的角度提出了一种快速评估频率稳定性的方法。该方法以故障后稳态频率或近似故障后稳态频率为评估指标,并以最大故障后波动频率为辅助指标。文中建立的3个指标数学模型均是代数方程,不包含微分方程。这些指标具有计算速度快、符合物理实际的优点,可以满足大型电网实际在线应用的需要。算例仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

利用暂态能量分析调速控制提高稳定性的机理

将故障期间由发电机转子上的不平衡转矩形成的能量作为过剩暂态能量(STE),以其作为反映发电机受到故障扰动程度的指标。故障切除后,STE 减去能量耗散项后等于暂态能量(TE)。利用 TE 对汽轮机调速系统附加 H∞控制(TGAHC)对稳定性的作用原理进行了理论分析。分析结果表明:TGAHC 能够加速暂态能量的衰减,有助于减少故障后发电机转子的振荡时间,具有提高电力系统稳定性的作用。单机系统的数字仿真结果验证了理论分析结果。

高频事故下潮流转移性质和调速器状态转移控制

为了缓解500kV电网短路电流增长趋势,建设具有抗灾能力的智能电网,需要采取电源—电网—负荷融合的电网规划设计理念,将大容量机组接入220kV地区电网。为了解决由此而产生的"大机小网"高频稳定问题,文中提出了一种高频稳定控制方法。该方法根据高频事故时孤网潮流转移功率信号对调速器实施状态转移控制,能够使机组调速系统快速和准确地跟随孤网突变,将汽轮机组调速系统高频稳定裕度从当前的9%提高到50%以上,水电机组调速系统的性能也得到大幅提高,控制系统具有分散协调性、坚固性和兼容性,能够使灾害破坏下残余的送端电网具备生命自持的能力。最后,对机组潮流转移功率的性质进行了推导和仿真,并论述了调速器状态转移控制的方法、模型和仿真效果。

单机等值系统调速器死区对频率振荡的影响

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。调速器死区给系统带来非线性,进而影响系统的频率振荡行为。基于单机等值系统,采用描述函数法分析了无阶跃死区、有阶跃死区和滞环死区这3种死区对频率振荡的影响。在复平面上,给出了死区描述函数的负倒数随振幅变化的轨迹,以及调速器、原动机、发电机构成的开环传递函数随频率变化的曲线,两者相对位置关系决定系统的稳定性。负倒数随振幅变化特性曲线完全位于开环频率特性曲线左侧时,系统稳定。其他情况下2条曲线一般会相交,交点对应极限环,极限环稳定与否决定于交点的具体形态。同时分析了单机等值系统中调速器死区对频率振荡的影响,调速器无阶跃死区和有阶跃死区都不会减弱系统稳定性,但有滞环死区时可能导致原本稳定的系统出现稳定极限环引发的持续等幅振荡。时域仿真结果验证了上述结论。