互联系统机电振荡的频率与阻尼特性

为分析互联系统机电振荡模式的频率和阻尼特性,文章推导了考虑发电机5阶模型的等值互联系统的线性化模型,并以此基础分析影响频率和阻尼特性的相关环节.结果表明: 影响机电振荡频率的主要因素是互联电网中发电机惯量及其分布特性,振荡频率最低的模式出现在统惯量分布均衡子系统之间;发电机励磁和调速系统在机电振荡频率段中提供负阻尼,并且与振荡频率正相关,即频率愈低,负阻尼特性愈强,成为导致互联电网弱阻尼的主要因素;广域阻尼控制能够以很小的代价即可实现对互联系统阻尼特性的极大改善.     

基于信赖域法的多运行方式下阻尼控制器参数协调

提出了一种多运行方式下电力系统阻尼控制器参数协调方法.在该方法中,采用多运行方式下所有机电振荡模式的阻尼比度量系统的小干扰稳定性,将所有阻尼控制器的参数协调表示为带不等式约束的非光滑优化问题,采用非光滑优化信赖域法求解该问题,求得的阻尼控制器协调参数对多种运行方式下系统的所有振荡模式具有总体最优的阻尼效果.算例分析中,Anderson 3机系统2.7 s收敛于最小阻尼比0.350 2,New England 10机系统28.8 s收敛于最小阻尼比0.177 6.结果表明,所提方法收敛速度快,能有效地抑制系统的低频振荡,适合于多机电力系统多种运行方式下的参数协调.     

求解大型电力系统机电振荡模态的逆幂方法

提出了一种求解大规模电力系统全部机电振荡模态的逆幂算法.首先忽略调速器模型、负荷电动机模型(对未装有电力系统稳定器(PSS)的发电机组进一步忽略励磁调节器模型)对机电振荡模态的影响,以形成合理的降阶系统,由于降阶前后系统的机电振荡模态一一对应,因而降阶不会影响原系统机电振荡模态的个数和机电振荡模态与机组的相关性.采用QR法得到降阶系统的所有机电振荡模态,以这些模态作为原系统机电模态的近似值,进而利用逆幂法追踪原系统的所有机电振荡模态.根据电力系统特性应用了稀疏技术,提高了求取机电振荡模态的速度.对2009年西北电网系统4个典型运行方式的计算结果表明了算法的有效性和应用于大规模电力系统的潜力.     

区域间联络线上的STATCOM的鲁棒控制器设计

针对互联电力系统的弱阻尼问题,该文为装设在区域间联络线上的静止同步无功补偿器(STATCOM)提出了以阻尼区域间振荡为目标并保证电压稳态精度的鲁棒控制设计方法.该法基于STATCOM的一阶电流源模型,将装有STATCOM的多机系统等值为两机三母线,由此建立了综合考虑机电振荡和电压动态的四阶模型;然后运用反馈线性化方法和H∞控制理论设计了考虑干扰影响的鲁棒控制器.依据所设计的控制器分别在一个四机示例系统和四川省网实际系统中进行了计算机仿真,结果证明了该文所提出的控制器能有效地阻尼区域间振荡,提高传输容量.     

水火电联合系统中水轮机及其调速系统对低频振荡的影响

以水火电三机联合系统为例,提出了多机系统的低频振荡研究模型,综合考虑了励磁调节系统、汽轮机调速系统和水轮机及其调速系统的作用,对不同状态下的特征根进行了比较,并做了振荡模式的相关性和灵敏度分析,结果表明了水轮机及其调速系统对电力系统低频振荡模式的影响不可忽略.     

基于PSASP的多机系统PSS选址及仿真研究

为了使PSS抑制系统低频振荡的效果达到最优,PSS安装地点的选址必须经过严格的选择。只有通过合理选址,才能有效增强对相应振荡模式的阻尼。基于PSASP对两区域四机系统进行小干扰稳定计算,对仿真得到的系统特征值及机电回路相关比等参数分析,然后得到低频振荡模式,利用参与因子法原理选取PSS有效安装地点,仿真结果表明使低频振荡得到了很好的抑制。     

高压直流输电系统逆变站对次同步振荡的影响及鲁棒控制设计

基于复转矩系数法与特征根法,对交直流(AC/DC)并联系统的次同步振荡(SSO)阻尼特性进行了分析.结果表明,逆变侧交流系统的强度以及逆变站控制方式对SSO阻尼有显著的影响.运用H∞鲁棒控制理论设计了直流附加次同步阻尼控制器(SSDC),把逆变侧交流短路阻抗变化、逆变站控制方式的改变以及系统运行条件变化所引起的系统模型幅频特性的差异,看作系统模型的不确定性,把控制器的设计归结为H∞鲁棒控制理论中混合灵敏度问题的求解.特征根分析与仿真表明,SSDC具有良好的鲁棒性.     

基于VSG的附加阻尼控制及其在光储并网系统中的应用

大规模光伏就近接入系统后,将导致系统的惯性整体下降,在系统遭受扰动后降低其稳定裕度,极端情况下出现功率振荡。将基于虚拟同步的附加阻尼控制策略应用于光储并网系统中。首先,建立光储并网的小信号模型,分析系统的阻尼特性;其次,在光储逆变侧采用基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)的附加阻尼控制,并通过小信号模型分析了附加阻尼控制对系统频率振荡的影响;再次,在PSCAD/EMTDC环境中建立光储并网系统仿真模型,与传统控制策略进行对比,结果验证了所提附加阻尼控制的有效性和正确性。     

多机电力系统电磁转矩分析方法

为了将电磁转矩分析方法应用于多机系统,采用系统机电振荡复特征值定义多机系统发电机电磁转矩和电磁转矩系数矩阵,推导了电磁转矩系数与机电振荡特征值之间的函数关系,为多机系统电磁转矩分析方法理论基础的最终确立创造了有利条件.将电磁转矩分析方法应用于区间振荡的研究,通过算例验证了理论分析的正确性,并分析了发电机电磁阻尼转矩系数受自动励磁调压器放大倍数高低的影响规律,获得了对区间振荡新的深刻认识.     

海上风电场直流并网系统小扰动稳定分析

利用静止同步补偿器提高系统的振荡阻尼,详细推导静止同步补偿器的数学模型,并在双闭环控制环节的基础上提出一种改进的提高系统振荡阻尼的方法,将同步发电机的转速差信号引入到静止同步补偿器的控制系统中,使静止同步补偿器输出与系统振荡相关的阻尼功率,减小系统在发生故障时功率振荡的幅度和时间.基于DIg SILENT建立双馈感应风力发电机、电压源变流器(VSC)、标准三机9节点系统的仿真模型.通过特征值分析法和时域仿真法对系统进行验证,均有效验证了改进方法能够提高系统的阻尼,增强系统在发生扰动时稳定性.     

飞轮储能系统在抑制电力系统多模式振荡中的应用

推导了含有飞轮储能系统(FESS)的多机系统线性化模型,应用阻尼转矩分析法论证了单个FESS抑制复杂电力系统多模式振荡的可行性.在FESS独立的有功控制回路和电压控制回路上分别附加一个稳定器,以抑制系统的多模式振荡.基于现代控制理论的可观性和可控性准则,为各振荡模式选择控制回路和反馈信号,并采用改进的粒子群优化算法协调整定FESS中各附加稳定器的参数.以四机系统为例,FESS上附加的2个稳定器可将2个振荡模式的阻尼比分别从-0.013和0.052变化到0.106和0.102,说明单个FESS具有抑制复杂电力系统多模式振荡的能力.     

大规模光伏发电并网对互联电力系统阻尼特性的影响及其阻尼控制策略

针对未来大规模光伏发电系统并网对互联电力系统安全稳定性可能造成的影响,从系统阻尼特性角度展开详细研究。首先建立了适用于稳定分析的光伏发电系统的动态模型,然后搭建了含光伏发电系统的IEEE16机68节点测试系统,采用特征值分析法和模态分析法,研究了光伏发电的不同接入位置以及不同渗透率对互联电力系统阻尼特性造成的影响。结果表明:光伏发电系统不直接参与系统机电振荡,而主要通过对系统潮流的影响改变系统阻尼,并且由于阻尼控制环节的缺失可能对系统阻尼产生一定的负面影响;文中提出的光伏发电系统的阻尼控制策略可有效地抑制该负面影响,进一步提升了互联电力系统对光伏并网的接纳能力。     

具有旁通阻尼回路的转向器特性研究

负荷传感转向已成为铰接式装载机的主要转向形式,为减轻液压系统在转向过程中产生的压力冲击和振荡现象,改善转向系统的稳定性,提出一种具有旁通阻尼的转向器优化结构,并建立转向系统的数学模型,分析负荷传感特性及旁通阻尼对转向稳定性的影响.建立装载机动力学和液压转向系统联合仿真模型,利用试验测试系统检验仿真模型精度,并将有、无旁通阻尼的两种转向系统模型仿真结果进行对比.研究结果表明:与原转向结构仿真结果对比,应用旁通阻尼结构转向器的转向系统保证了系统良好负荷传感特性和稳定性的同时,降低了压力冲击峰值,减小了液压系统压力振荡.     

双馈与直驱风电机组的小干扰稳定性对比分析

清洁能源在电力系统中的大规模利用,使得风电机组在电网中的占比日益扩大,其运行特性极大地影响电力系统的运行稳定性.本文分析了双馈变速与直驱同步风电机组的结构特点,建立了各个机组的降阶数学模型.在此基础上,对两区域系统进行了仿真计算.研究表明:风电机组并网增加了系统与风电机组强相关的振荡模式,且有很好的阻尼特性.当风电机组在系统中容量比例提高时,双馈机组会减弱新增局部振荡模式的阻尼,直驱机组能提高区域内相关的局部振荡的阻尼.     

静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理研究

为了揭示静止同步补偿器抑制电网功率振荡的机理,基于电气转矩分析法通过建立含静止同步补偿器的单机无穷大电网的机电尺度数学模型,分析了静止同步补偿器在电网功率振荡抑制模式下影响同步发电机动态特性的物理机制,解释了不同控制策略影响电网等效惯性系数、同步系数与阻尼系数的原理。研究结果表明:反馈同步机功角时,P、D控制器分别等效地改变系统的等效同步系数和等效阻尼系数;反馈发电机转速时,P、I、D控制器则分别等效地改变系统的等效阻尼系数、同步系数、惯性系数;上述动态参数均随P、I、D控制器控制系数的增大而增加。为了充分发挥静止同步补偿器对电网功率振荡的抑制作用,进一步分析了影响振荡抑制性能的关键因素及其作用规律,可为静止同步补偿器控制策略的分析和设计提供理论基础。仿真结果验证了静止同步补偿器抑制电网功率振荡机理分析结论的正确性。     

阻尼Jaynes-Cummings模型下两原子与双模真空态光场相互作用系统中量子态的保真度

利用数值计算的方法,在阻尼Jaynes-Cummings(J-C)模型下,研究两原子与双模真空态光场相互作用系统中量子态的保真度,分析了原子的初始状态、跃迁频率、腔场频率、耗散阻尼系数等参量对系统中量子态保真度的影响.结果表明,无耗散阻尼时,保真度在整个区间出现规则的周期振荡,但随着耗散阻尼的增加,量子态保真度振荡的幅度越来越小,最后达到一个稳定值.     

大电网低频功率振荡阻尼比问题的研究

针对目前电网中联络线功率振荡模式的阻尼较强（远大于通常认为的强阻尼临界值3％）但振荡时间较长而有可能对系统稳定性造成不利影响的问题,探讨了系统有效阻尼比的确定方法。     

兼顾超低频振荡抑制和调频性能的自动发电控制参数优化

直流异步联网工程投运后,高水电占比送端电网已多次出现由于自动发电控制(automatic generation control, AGC)环节不稳定导致的频率振荡现象。针对该问题,提出了兼顾AGC模式超低频振荡抑制和调频性能的AGC控制参数优化方法。首先建立了高水电占比送端电网的负荷频率控制模型,并基于该模型分析了AGC控制参数与系统频率稳定之间的相互影响关系。在此基础上,定义特征阻尼系数(characteristic damping index, CDI)作为AGC环节阻尼性能指标,建立综合优化目标函数,并采用粒子群优化算法进行求解。最后,对优化结果进行了仿真验证,仿真结果表明,采用本文方法能够在保证AGC调频性能的同时有效提高AGC控制系统的阻尼水平,抑制AGC模式超低频振荡。     

关于FESS抑制电力系统低频振荡的原理分析

FESS抑制电力系统低频振荡技术在电力工程中的应用有效的推动了我国电力行业的发展。本文从对含FESS的单机无穷大系统模型的分析谈起,然后详细的进行了FESS阻尼低频振荡的物理分析最后对FESS阻尼低频振荡的理论进行分析。     

大规模光伏发电经串补输电线路并网系统强迫次同步振荡机制

大规模光伏经串补并网系统存在次同步振荡失稳风险,传统研究一般基于负阻尼振荡理论对此进行解释.本文将因最大功率跟踪控制(MPPT)导致的光伏间谐波作为扰动源,大规模光伏经串补并网系统作为受迫系统,采用强迫振荡理论揭示光伏发电基于扰动式MPPT与串补并网系统相互作用的次同步振荡机制,并在PSCAD/EMTDC仿真平台进行验证.结果表明：基于扰动式MPPT的光伏逆变器因交直流侧的调制耦合作用向系统输出间谐波电流,当该间谐波频率与系统固有弱阻尼模式频率接近时,可能导致严重的强迫次同步振荡问题,对系统稳定性造成冲击;算例仿真验证了所提理论的正确性.