刘铖[1]2017年在《互联电网低频振荡能量解析的支路模式势能法》文中提出低频振荡问题一直是互联电网的重大威胁之一,特别是新能源接入后,其出力不确定性使得电力系统低频振荡问题变得更加复杂,所以如何合理的分析及控制电网低频振荡就变得极为重要。虽然这一领域的研究已取得了长足的进步,但揭示网络局部对电力系统低频振荡影响的物理本质仍是尚未解决的难题。本文将能量函数与小干扰模式概念相结合,从能量分层解析角度开展基于网络局部信息的低频振荡定量分析方法研究,并探索该方法在系统振荡度评价,主振荡路径识别和阻尼控制中的应用,揭示低频振荡的作用机理,为有效识别网络中的薄弱环节、实现振荡度评估,解决低频振荡的分析与抑制提供切实可行的新思路。所以综上所述,本文完成的主要工作有以下几方面:(1)建立基于网络的模式势能函数,计算不同模式下网络中的任意支路的势能,研究模式势能的构成,为基于网络局部信息的小干扰稳定性的研究创造条件;(2)研究系统模式势能在网络中各支路分布的变化特性,阐述分布于网络中的模式势能与发电机动能的相互转换关系,分析支路模式势能的分布与系统小干扰稳定性的定性关系,研究模式势能在网络中分布特点及其与系统模式振荡中心的对应关系,从网络模式势能的角度解释了系统的低频振荡机理;(3)在进一步分析模式势能变化特点的基础上,建立基于支路信息的系统低频振荡振荡度判据,提出仅依赖于网络信息的低频振荡分析方法——支路模式势能分析法。借助该方法可定量分析系统振荡度,评价网络中支路以及割集对系统小干扰稳定性的影响,发现网络中的薄弱环节。提出模式势能熵阻尼定量评价指标,从网络能量角度对电力系统低频振荡进行分层能量解析,评价系统不同模式的阻尼情况;(4)以模式势能分析法为基础,构建基于广域量测的支路模式势能,对互联电网低频振荡进行模式能量解析,可得到系统低频振荡的振荡交互情况,同时通过所建立指标可快速判别功率振荡度及各发电机参与度,用以判别系统主导振荡路径;(5)构建含风机互联电网的模式动能、模式势能和总模式能量函数,进而利用模式总能量耗散原理结合滑模变结构和鲁棒控制理论设计一种新颖的能量滑模鲁棒控制策略(sliding mode control-H∞,SMCH)用于设计广域阻尼控制器以便改善双馈风机阻尼控制能力,并分析了模式势能法在电力系统广域阻尼控制中的应用潜力。
徐东杰[2]2004年在《互联电力系统低频振荡分析方法与控制策略研究》文中认为低频振荡是互联电力系统固有的现象，其振荡的稳定性是保障系统安全运行的先决条件，因此得到极大关注。随着系统规模和复杂程度的不断增加，传统的小信号稳定分析已经不能满足电力系统规划、设计和运行的需要。本文根据电力系统发展的特点和实际系统需要，提出了一整套针对低频振荡问题的综合分析方法和智能控制策略，对提高动态稳定分析水平、解决实际系统出现的问题，具有一定的参考价值。 论文在回顾特征值分析方法基本概念、步骤的基础上，通过对系统状态矩阵的研究，提出了广义系统阻尼守恒的概念，这便于理解系统中各动态元件的相互影响和对系统阻尼分配所起的作用。随后从系统结构、潮流分配方式、励磁系统和电力系统稳定器的作用以及负荷特性等角度，详细讨论了影响互联系统振荡模式阻尼的因素，并研究了这些因素的相互作用。 论文指出，由于传统小信号稳定分析方法的局限性，及动态监测设备和非线性理论等新技术与理论的迅速发展，有必要研究新的振荡分析方法，以更加有效地揭示互联系统小扰动、大扰动后的振荡机理，并研究相应的控制策略。 论文介绍了基于实测数据的Prony分析方法在互联系统振荡研究中的应用。提出通过迭代算法以提高Prony分析的精度，然后详细讨论了该方法在电网暂态响应的模式识别，电网降阶线性模型等值等方面的应用。 论文将动力系统非线性分析的正规形理论应用于互联系统低频振荡分析中，利用正规形方法的非线性坐标变换，将高阶电力系统转化为等价的低阶系统，在保留非线性信息的同时，使其仍然可以使用常规小信号稳定研究的模式分析方法。通过正规形方法、小信号稳定特征值计算技术、时域仿真、Prony分析的有机结合，达到小扰动和大扰动后低频振荡稳定性分析的统一，为互联系统低频振荡分析开辟了新的思路。 我国电力系统已步入全国联网的新阶段，随着对电能供应的安全性与经济性要求的日益提高，对电力系统稳定分析与控制的要求也不断提高，论文对智能化分析与控制进行了探讨，并详细介绍了基于数据挖掘的在线小信号稳定分析及基于遗传算法的多机PSS设计等新方法。 对测试系统和实际电网的分析结果表明，论文的研究成果具有良好的工程实用性，从而为互联系统低频振荡研究提供了新的分析方法和控制策略。
吴艳娟[3]2013年在《FACTS在含大型风电场的电力系统稳定控制中的应用研究》文中研究表明大型风电场并网，给电网的安全稳定运行造成一定隐患，因此研究风电场并网系统的安全稳定性受到了关注。FACTS在电力系统中的成功应用，表明FACTS是提高风电场并网系统安全稳定性的有效措施。本文重点对FACTS提高含大型风电场互联系统输电线路传输能力、抑制含风电场互联系统的低频振荡、提高风电场并网的暂态电压稳定性以及补偿风电场并网无功功率等问题进行研究。主要创新点如下：（1）针对风电场发电容量迅速增加与相对薄弱的输电网络之间的矛盾问题，提出了在风电场并网输电线上安装TCSC可变阻抗控制器，并设计了考虑暂态稳定约束的附加Bang-Bang控制策略。该控制器能实时跟踪风电场随风速变化的有功输出，通过实时灵活地调节传输线路的阻抗，实时调节输电线路的传输能力，可有效提高系统的暂态稳定极限，增强风电场故障后电压的恢复能力，提高风能利用率。（2）针对TCSC保护装置会因为短路电流大，积累能量多而导致保护误动作，减弱TCSC阻尼控制器的抑制效果等问题。详细研究了含大型风电场的互联系统联络线修正能量函数与TCSC模式转换时刻的对应关系，提出了基于联络线修正能量函数的TCSC分段阻尼控制器及其控制策略。该控制器在静态运行时采用电压电流双环闭环控制，保证线路的有功潮流稳定在期望值。而在系统发生故障时，采用基于联络线修正能量函数的附加控制，增强了含风电场的互联系统承受大扰动的能力，提高系统稳定性。（3）由于系统受到大扰动或故障时，风电场需要从电网吸收大量的无功功率，导致并网电压迅速降低，极易造成系统电压崩溃，而采取风电场切机措施又极易引起系统振荡。结合STATCOM具有瞬时调节无功，快速回复故障电压的能力。提出了在风电场并网母线处安装STATCOM自适应电压电流双环控制器，并给出了控制策略。通过与其它控制方法的仿真比较，验证了该控制器在提高风电场并网的暂态电压稳定性、增强风电场低电压穿越能力方面具有明显的优势。（4）针对STATCOM无功补偿迅速灵活，但是造价昂贵，而固定并联电容器组造价低廉，但是不能进行实时平滑补偿的问题，提出了应用STATCOM与自动投切并联电容器（APFC）联合对风电场进行实时、平滑无功功率补偿的协调优化配置方案。以无功补偿设备投资最小作为目标函数，对补偿设备的容量进行寻优。应用APFC对不同工作风速下系统静态稳定运行时的风电场无功功率进行阶梯式补偿。应用STATCOM对APFC投切间隙进行动态实时补偿和故障后的风电场暂态无功功率补偿。由于综合考虑了补偿设备运行的经济性、风电场在不同工作风速下并网运行的静态稳定性以及系统的暂态稳定性，因此，该方案是满足经济性和安全可靠性的无功优化配置方案。
廖凯[4]2016年在《抑制电力系统低频振荡的双馈风电机组控制策略研究》文中研究说明伴随现代社会的快速发展,世界能源消耗也与日俱增,而传统一次能源,例如化石燃料已经日趋枯竭,与此同时,传统一次能源的消耗也给环境带来了很大的挑战。因此,能源短缺和环境恶化的问题已然成为制约各国发展的重要因素,开发和发展新能源已经成为各国解决能源短缺和环境恶化的必由之路。风力发电因其技术成熟、资源丰富等优势,近年来得到各国的重视,发展迅速,在新能源中占有很高的比例,大规模风电并网的格局已经形成。电力系统的安全稳定一直是电力行业关注的重点,确保电力系统的安全稳定运行也是首要问题。在电力系统朝着大区域互联和远距离输电方向发展的趋势下,各区域电网之间以及区域电网内部的低频振荡问题时有发生,小扰动稳定问题已成为威胁互联电网安全稳定的关键因素。而大规模随机性风电的接入势必给传统电力系统的安全稳定带来更大的挑战。因此,在我国风电“大规模开发、远距离输送”的背景下,电力系统的低频振荡问题将会更加突出,研究大规模风电并网后的低频振荡控制成为一个重要的课题。为此,本文围绕提高含大规模风电场的电力系统稳定性开展了一系列研究,着重解决传统阻尼控制器的设计需要依赖系统平衡点线性化的问题。论文的主要工作包括：(1)建立了双馈风电机组的动态数学模型,模型主要包括风力机、双馈感应发电机、转子励磁背靠背变频器及其控制系统模型。所建立的动态模型是后文进行阻尼贡献分析和低频振荡抑制的基础。(2)为明确双馈风电机组有功功率环节和无功功率环节对系统功率振荡的阻尼效果和对风机自身轴系振荡的影响,通过频域分析、不确定性分析和时域分析,系统分析了双馈风电机组有功功率环节和无功功率环节附加阻尼控制条件下的差异。结果表明,双馈风电机组的有功功率环节虽然能够为系统提供更大的阻尼,但相比于无功功率环节,其对系统运行点的不确定性鲁棒性更差；利用频域分析和时域分析对双馈风电机组有功功率环节和无功功率环节附加阻尼控制时对风机轴系的影响进行了分析,结果表明,双馈风电机组的有功功率环节容易引起系统的轴系振荡,而无功功率环节的调节仅对风机的轴系产生很小的影响。(3)针对处于电网末端的风火打捆弱互联系统,提出了基于输入输出线性化的双馈风电机组稳定控制方法,该方法通过状态反馈的方式使选定的系统输出(同步电机的功角和暂态电抗后电动势)与系统输入(双馈风电机组的有功功率参考指令和无功功率参考指令)精确线性化。基于线性化后的系统,利用线性系统最优控制理论进行控制器的设计。仿真结果表明,提出的方法能够有效提高风火打捆弱互联系统的稳定性。(4)为快速抑制互联电力系统的区间振荡,提出了基于Bang-Bang控制的双馈风电机组快速区间振荡抑制策略,该控制策略在振荡初期,通过检测系统振荡模式的振荡频率和初相位,使双馈风电机组的无功功率在设定的范围内,按最大最小功率指令输出,以使双馈风电机组提供最大阻尼快速抑制系统振荡。振荡后期,采用连续控制替代Bang-Bang控制,以避免Bang-Bang控制引起的系统抖动。基于四机两区系统和CIGRE7机系统的仿真结果表明,相比于仅采用连续控制进行振荡抑制,本文提出的综合控制策略能够更快地抑制系统振荡。(5)为提高双馈风电机组抑制区间振荡的鲁棒性,提出了基于二阶滑模的双馈风电机组鲁棒阻尼控制策略。为简化控制器的设计,建立了双馈风电机组无功功率环节的一阶等效模型,基于该模型推导了含双馈风电机组的双区域系统的二阶滑模控制律,并进一步将该控制律推广至多区域系统。基于四机两区系统和10机39节点系统的仿真结果表明,提出的阻尼控制器能够有效阻尼系统振荡,且对系统运行点的变化不敏感,相比于基于平衡点线性化的方法,该方法对系统运行点的变化具有更好的鲁棒性。论文所做的理论研究和仿真结果表明,本文所提出的双馈风电机组附加阻尼控制策略能够避免平衡点附近线性化的局限,有利于提高含大规模双馈型风电场的电力系统的阻尼水平,有效抑制系统的低频振荡。
向农[5]2009年在《跨区电网低频振荡的机理与控制研究》文中研究表明全国电网互联的成功实现,有着巨大的经济和社会意义,电网互联可以实现资源的大范围优化配置,提高系统发电和输电的经济性和可靠性。但是系统之间的互联又会引发许多动态稳定问题。国内外电网多次出现的低频振荡严重危及了电力系统的稳定运行,并引起电力企业和学术界的高度关注。经过广大电力工作者的不懈努力,已取得了一系列的研究成果,但仍有很多问题未能得到很好解决。如何很好地理解和解决低频振荡问题,在系统不断互联的今天显得至关重要。低频振荡的起因、机理,低频振荡的特征提取,低频振荡的抑制,都是急需解决的难题。本文查阅了大量国内外相关的文献资料并进行了分析与总结,在前人工作的基础上,从低频振荡的机理、模态辨识方法、低频振荡的抑制、综合预警及智能控制策略等方面对跨区电网低频振荡问题进行了系统深入研究,取得了相应的研究成果。论文在以下几个方面进行了重点研究：在低频振荡的机理研究方面,仿真验证了低频振荡非线性奇异机理和混沌机理；提出了低频振荡的谐振传播机理,利用北美系统和我国典型网架结构参数验证了所提机理的有效性。本文提出了保留发电机动态特性的断面潮流分析模型,能够简化暂态能量函数的计算。在该模型的基础上,将暂态能量函数方法用于低频振荡多重扰动的机理分析,利用临界能量的概念来解释低频振荡的多重扰动现象。多重扰动是时间上先后发生的扰动,该多重扰动最初发生的是一个小扰动,其后发生的扰动有的是小扰动,有的是为此小扰动而采取的一系列安稳措施,而安稳措施投入时本身就是对系统的一个扰动。多重扰动导致的低频振荡有时是发生在暂态稳定现象之后的,所以可以利用暂态能量函数理论分析低频振荡的多重扰动机理。从能量的角度来分析电力系统的低频振荡,可以在低频振荡的抑制、保证系统稳定性等方面得到一些有意义的指导策略。论文研究了低频振荡的模态辨识方法,基于实测数据对低频振荡信号进行数据挖掘,研究从实际振荡信号中提取所需要的模态信息。首先将原本用于机械自由振动的ITD方法和数字信号处理中的ARMA方法用于跨区电力系统低频振荡的模态辨识并进行了仿真验证,然后对矩阵束模态辨识方法进行重点研究,并分别基于主成分分析定阶的方法和基于奇异熵分析定阶的方法对基本矩阵束方法进行了改进,无论有无噪声,都能很快地确定模态阶数,自动剔除虚假模态,减少计算复杂度。仿真结果验证了本文所提的基于奇异熵分析定阶的矩阵束方法对广域系统低频振荡信号辨识的有效性和可行性。论文分析了低频振荡的抑制措施,认为发电机的励磁系统对于提高系统的稳定具有非常重要的作用,而且也是目前改善电力系统稳定性措施中,最为简单、经济而且有效的措施,进一步促进励磁控制理论研究和工程应用实践具有重大的现实意义。论文在分析比较一些常用的励磁控制算法的基础上,提出了不确定非线性系统Terminal滑模变结构励磁控制算法,详细推导了其设计原理、设计过程,分析了其稳定性。该控制器的突出优势在于能够在有限的时间内将暂态过程平息。在PSASP环境实现该励磁控制器的建模,仿真试验证明了该算法在抑制系统低频振荡和改善稳定性方面具有良好的效果。依据特高压同步电网运行特性研究提出了基于多重扰动的低频振荡快速预警指标算法及智能控制策略,深入研究并实现了发电机同调分群方法。设计了跨区电网低频振荡安全预警及智能决策系统,提出了预警平台的结构框架,为电网的安全运行提供有效保障。
和鹏[6]2013年在《电力系统低频振荡分析与控制策略研究》文中研究表明现代互联电力系统中,低频振荡危害的严重性已经超过暂态稳定性,成为影响系统安全稳定运行的首要因素。据统计,由于低频振荡导致国家电网500kV线路中约1/4送电能力受限,并且这些线路大都属于跨区跨省联络线、大电源送出线路和负荷中心受入线路。随着全国电网互联程度的不断提高,低频振荡的风险大大增加,极易引发大面积停电事故,因此确定电网存在的负阻尼模式和弱阻尼模式,提出切实可行的控制策略,提高电网的小干扰稳定性,抑制低频振荡的发生显得尤为迫切。本文对某实际电网某实际电网(以下简称A电网)进行了小干扰稳定性分析并研究了利用永磁同步风机(PMSG)提高系统阻尼,抑制低频振荡。本文研究了小干扰稳定分析的理论基础：介绍了小干扰稳定性分析的原理和方法,阐述了复频域法的基本理论、步骤以及相关概念,分析了小干扰稳定分析所使用的单机无穷大系统和多机系统模型。分析了A电网的小干扰稳定性问题。分别对A电网PSS投入与退出时的小干扰稳定性进行分析,确定A电网存在的负阻尼振荡模式和弱阻尼振荡模式,研究PSS对A电网小干扰稳定性的影响,通过时域仿真验证分析结果。研究利用永磁同步风机(PMSG)旋转动能抑制电力系统区域间低频振荡的附加阻尼控制策略。从理论上解释了PMSG附加阻尼控制抑制低频振荡的机理,建立PMSG控制策略,研究通过调整风机转子速度的附加阻尼控制策略,并给出相关参数的整定方法。在PSACD中建立含PMSG的4机2区系统,针对恒定风速和变风速进行时域仿真,仿真结果表明附加阻尼控制策略能够显着增强系统阻尼,有效抑制区域间低频振荡,且具有参数容易整定,易于工程实现的优点。
周洋[7]2017年在《含大规模风电接入的互联电网低频振荡阻尼控制策略研究》文中研究说明随着全球能源互联网的建设,世界范围内的电网互联规模越来越大,大规模风电场接入电网,其波动性、间歇性和随机性不仅增加电力系统调峰压力,而且影响电力系统的安全稳定运行,尤其传输线路的大容量和弱联网直接的冲突可能会引发低频振荡现象。本文将基于双馈感应发电机(DFIG)研究风电大规模接入对电力系统低频振荡的影响,并设计有效的广域阻尼控制策略。本文首先阐述了双馈风力发电机组的系统结构和工作原理,建立了双馈风力发电机的数学模型;归纳和分析了互联电网低频振荡的线性机理和非线性机理、基于模态和测量数据的主要分析方法及低频振荡抑制措施;从理论上推导了风电场加入对不同区域的两机互联电力系统的阻尼性能的影响。然后,设计了含有大规模风电场的不同区域互联电网的系统结构,对DFIG风电场所采用的转子侧附加阻尼控制器的变换器控制策略进行研究;针对风电场加入互联电网后,将测试信号法和预测误差最小化进行有机结合,基于相位补偿和根轨迹法提出一种广域阻尼控制策略,完成互联电网的振荡监测、系统模态辨识和阻尼控制器的设计,有效监测并抑制低频振荡;并在互联系统中用特征值分析和时域仿真进行案例研究,验证了该策略的有效性和正确性。最后,搭建了含大规模双馈风电场的互联电网Matlab/simulink仿真模型,在广域阻尼控制策略运用的过程中从叁方面研究和分析了互联系统的广域阻尼性能,包括反馈信号的选取、控制器所加的位置和测试信号法中激励源信号的选择;另一方面,研究和分析了双馈风电场的风速、风电出力、风电并网输电距离等因素的变化对系统低频振荡特性的影响。经研究发现双馈风电场的接入会改变原有互联系统的本征结构,影响系统的振荡模态,使区域互联系统的阻尼特性变得更加复杂多变。
叶华[8]2009年在《大规模电力系统低频振荡分析与广域自适应控制研究》文中研究指明随着“西电东送”战略的实施,我国电网通过一系列的联网工程形成了两大长链式同步交流电网。近年来,我国国家电网公司提出了建设“以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展”的战略目标。2009年1月6日,中国自主研发、设计和建设的1000kV晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程正式建成投运。根据规划,到“十二五”初期,我国将建成“两纵两横”特高压骨干电网,从而形成超大规模的华北—华中—华东特高压交流同步电网。到2020年前后,国家电网特高压网架将形成以华北、华中、华东为核心,联结各大区域电网、大煤电基地、大水电基地和主要负荷中心的坚强电网结构。在我国特高压电网建设过程中,高低压电磁环网和重载的长距离特高压送电通道,都可能导致电网发生低频功率振荡。大规模电力系统规模巨大且运行方式多变,对现有的低频振荡分析和控制方法都提出了挑战。因此,开展大规模电力系统低频振荡分析和广域自适应控制,解决现有分析和控制方法在大规模电力系统应用中存在的不足,对于丰富和拓展电力系统低频振荡的分析和控制理论,防止大停电事故和提高区域电网间的输电能力都具有重要的理论意义和应用价值。在广泛阅读小干扰功角稳定机理、分析和控制方法方面相关文献的基础上,论文在大规模电力系统低频振荡的分析和广域自适应控制方面,进行了深入的研究和有益的探讨。论文的主要研究工作和创新性成果如下:1)针对传统特征值分析方法仅适用于中小规模电力系统的局限性,结合Prony和稀疏特征值算法,提出了一种大规模互联电网区间低频振荡分析的实用方法。稀疏特征值分析方法,充分利用大规模电力系统小干扰稳定性分析中所形成的增广状态矩阵稀疏性的特点,能够计算系统全部特征值中我们所关心的特征子集,可分析任意规模的电力系统。利用Prony分析的结果作为稀疏特征值算法的初始位移点,从而可以快速、准确地计算出所关心的部分特征值和特征向量,避免了初始参数选取不当对稀疏特征值算法计算速度和收敛性能的不利影响。利用提出的方法,以逆迭代转Rayleigh商迭代和隐式重启动Arnoldi两种稀疏特征值算法为例,分别对东北—华北互联电力系统和华北—华中—华东特高压同步电网进行了低频振荡分析,得到了关键的区间低频振荡模式,在东北—华北互联电力系统配置了PSS以提高系统的阻尼,对华北—华中—华东特高压同步电网区间低频振荡模式的影响因素进行了深入分析。东北—华北互联电力系统的低频振荡分析结果表明:系统存在山东电网机组相对于东北电网机组的弱阻尼区间低频振荡模式。对华北—华中—华东特高压同步电网进行低频振荡分析后,得到以下结论:系统主要存在六个区间低频振荡模式。山东电网机组相对于蒙西电网机组的振荡模式的阻尼随着华北主网向山东电网输送功率的增加而增强,并且在山东电网与华北主网之间的第二个联网工程(黄骅—滨州500kV双回线路)的投运而显着降低。在极端情况下,华北主网需要山东电网提供紧急功率支援时,该振荡模式的阻尼下降尤为严重。蒙西电网向华北主网输送功率的增加,有利于提高蒙西电网机组参与的区间低频振荡模式的阻尼。福建电网机组相对于系统的弱阻尼区间低频振荡模式的阻尼,随着福建电网向华东主网输送功率的增加而增强,且该模式的阻尼在杭北变电站失去所有的特高压线路后得到显着增加。安徽、浙江电网机组相对于江苏电网和阳城厂机组的振荡模式的阻尼,在杭北变电站失去所有的特高压线路后急剧减弱。石家庄特高压变电站的失去与否对系统区间低频振荡模式的阻尼影响很小。2)在电力系统阻尼控制研究中,系统模型是进行控制器设计的前提和基础。针对现代互联电力系统规模巨大和运行方式复杂多变的特点,首次提出了阻尼控制中的在线递推闭环子空间辨识算法,着眼于解决“现辩现控”思想中的“辩”。在闭环情况下,利用由系统“过去的”输入和输出Hankel矩阵形成的辅助变量消除系统的输入输出测量噪声和过程噪声,并通过矩阵正交投影得到系统扩展可观性矩阵的列张成的子空间。借助奇异值分解和扩展可观性矩阵的转移不变特性得到系统矩阵A和C的实现,进而由最小二乘计算系统矩阵B和D。在新的采样数据到来时,利用扩展辅助变量投影估计子空间跟踪算法递推更新A和C,并由递推最小二乘算法更新B和D。论文还从系统模型的闭环可辨识性、持续激励信号的选择以及采样数据的尺度变换方面,对在线递推闭环子空间辨识算法应用于电力系统阻尼控制时应注意的问题,进行了探讨。在基于自校正原理的广域自适应阻尼控制系统结构下,利用在线递推闭环子空间辨识算法,设计了线性二次最优部分输出反馈的广域附加阻尼控制器。利用电网的动态响应来辨识包含主导低频振荡模式的降阶模型,避开了实际系统模型阶次很高且不易获得的难题。在线递推闭环子空间辨识算法具有较好的数值稳定性和较低的时间复杂度,为实现“现辩现控”思想中的“控”打下基础。中国电科院8机36节点系统的仿真结果表明,所提出的在线递推闭环子空间模型辨识算法,能够有效地辨识和跟踪包含系统的主导低频振荡模式的状态空间模型,并实现附加阻尼控制器参数的在线调整。基于广域信息的附加阻尼控制器能有效地抑制系统的区间低频振荡。3)针对最优控制不能在优化求解过程中考虑控制约束的不足,提出了基于模型预测理论的广域阻尼控制策略,用以实现“现辩现控”思想中的“控”。在辨识得到的系统模型的基础上,用输出扰动对系统状态进行增广,得到系统的输出扰动模型,以防止系统输出产生静态偏差。通过Kalman滤波器得到输出扰动模型状态的估计值。在利用辨识模型得到闭环形式的预测方程后,分别建立表征在无限时域内系统响应偏离参考轨迹的代价和施加阻尼控制的代价的目标函数。考虑到控制输入的约束,最优控制量通过求解以当前系统状态为初始状态的最优控制问题得到。在线模型辨识和控制量的优化求解在有限时间间隔内反复进行。该控制策略是在线模型辨识和控制器参数在线更新的有机结合,实现了电力系统低频振荡的自适应控制,因此克服了基于离线辨识设计的固定参数控制器的固有缺点,解决了由于运行方式复杂多变和参数的不确定性与时变性引起的控制性能降低问题。采用模型预测、滚动优化和反馈校正策略可以预知系统在控制措施下的演化轨迹,避免了控制的负效应。中国电科院8机36节点系统仿真结果表明,系统状态空间模型和模型预测控制律更新的最大耗时小于采样时间间隔,控制器能够满足在线应用的要求。控制器可以有效地抑制系统的区间低频振荡模式,并且具有与PSS和其他模型预测阻尼控制器相互协调和适应系统运行方式变化的能力。
王晖[9]2016年在《风电并网对电力系统低频振荡特性的影响研究》文中指出随着世界能源危机的日益严重、风电技术的不断进步、电网互联系统的持续扩大,风电并网对电力系统稳定性的影响备受关注,其中电力系统低频振荡现象随着风电的接入时有发生,给系统安全稳定运行带来了隐患,研究风电并网对电力系统低频振荡的影响及抑制振荡的措施已成为工程实际中的热点问题。本文以双馈型风力发电机组(Double Fed Induction Generator,DFIG)为研究对象,分析风电场在不同工作情况下对系统低频振荡特性的影响,并在DFIG的转子侧变流器控制中加入DFIG-PSS(电力系统稳定器,Power System Stabilizer,PSS)模块和在互联输电线路中架设附加阻尼控制的统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)来改善含风电并网的电力系统低频振荡特性。本文的主要工作如下:(1)详细研究了双馈风力发电机组的数学模型。包括风力机模型、机械传动模型、DFIG模型、DFIG变换器模型、变换器控制模型及风电场等值模型,重点研究了DFIG变换器模型及其控制模型。(2)阐述了低频振荡的产生机理和分析方法。介绍了特征值分析法、HHT和Prony算法的原理和参数选取,提出了联合HHT和Prony算法提取低频振荡模式特征,并通过算例分析验证了该方法提取低频振荡模式特征的有效性。(3)从理论上分析了简单互联系统和含有风电并网互联系统的阻尼特性,得到了风电并网对系统低频振荡特性影响的相关因素。在四机两区域仿真模型中,对比分析了在风电场工作状况不同和系统运行状况不同时,风电并网对电力系统低频振荡特性的影响。(4)介绍了PSS的基本原理和参数整定原则,UPFC的模型和控制系统。提出了在DFIG转子侧变换器附加DFIG-PSS控制模块和在互联输电线路上架设附加阻尼控制的UPFC的策略,用以改善系统阻尼,改善风电并网对系统低频振荡特性的影响,通过仿真分析和数据对比验证了抑制策略的有效性。
和萍[10]2014年在《大规模风电接入对电力系统稳定性影响及控制措施研究》文中研究指明在能源和环境的双重压力下，风力发电技术受到了越来越普遍的重视，正逐步走向规模化和产业化，越来越多的大中型风电场相继建成并与电力系统联网运行，其在电网中的比例日益增大，接入电压等级从最初的配电系统发展到高压输电系统。大量风电并网对电力系统的安全稳定运行带来了挑战，其影响也越来越广泛和复杂，开展风电并网带来的一系列技术问题的相关研究非常重要和迫切。在此背景下，本文对风电并网对电力系统的稳定性影响问题进行系统而深入的研究，使得大规模风电场能合理平稳地接入电力系统，为风力发电的政策制定、规划设计、生产运行提供理论准备和技术支撑。本论文的具体内容如下：1.为系统地分析风电机组对电力系统小干扰和暂态稳定性的影响，对叁种常见类型的风力发电机组接入后的电力系统稳定性进行了系统的比较研究。首先确定了这叁类风力发电机组的动态模型，之后以WSCC3机9节点和8机24节点系统为例，采用特征值分析和动态时域仿真方法，系统地比较了在同一母线接入异步风力发电机、双馈感应风电机组和永磁直驱风力发电机与接入同等容量同步发电机组对系统小干扰稳定和暂态稳定性的影响。2.为研究风电并网对互联系统低频振荡的影响，基于完整的双馈感应风力发电机组模型，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，给出了风电场在系统送电侧和受电侧时系统的阻尼增量。从双馈感应风力发电机组并网输送距离、并网容量、互联系统联络线传送功率(大小与方向)、是否加装电力系统稳定器等多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，在两个2区域系统算例上进行了比较分析。3.为了改善风电并网后互联系统的动态稳定性，将附加阻尼控制静止无功补偿器(Static Var Compensator，SVC)引入含风电的互联系统。以含双馈感应发电机的风电系统功率关系为基础，推导了在转子电流限制条件下风电机组的无功功率极限，借助开环系统的留数指标定位SVC加装点；从暂态能量的角度分析了含SVC的互联系统区域模式振荡的能量描述问题；设计了用于改善系统阻尼特性的SVC附加阻尼控制器，并采用特征根灵敏度法确定控制器参数。最后在IEEE2区域4机系统上进行有效性验证和研究。4.电力系统稳定器(Power System Stabilizer，PSS)为励磁系统产生辅助控制信号来改善系统的阻尼进而抑制低频振荡。迄今为止，已提出了多种不同的PSS设计方法，并得到了不同程度的应用。为推动不同类型的PSS在电力系统中的实际应用，对4种有代表性的PSS设计方法的原理和特性进行比较研究，包括传统PSS、单神经元PSS、自适应PSS和多频带PSS。为使比较研究具有共同的基础,这4种PSS的参数都采用最速下降法优化确定。最后，以8机24节点系统为例对这4种PSS设计方法的性能进行了比较分析。
参考文献：
[1]. 互联电网低频振荡能量解析的支路模式势能法[D]. 刘铖. 华北电力大学(北京). 2017
[2]. 互联电力系统低频振荡分析方法与控制策略研究[D]. 徐东杰. 华北电力大学（北京）. 2004
[3]. FACTS在含大型风电场的电力系统稳定控制中的应用研究[D]. 吴艳娟. 天津大学. 2013
[4]. 抑制电力系统低频振荡的双馈风电机组控制策略研究[D]. 廖凯. 西南交通大学. 2016
[5]. 跨区电网低频振荡的机理与控制研究[D]. 向农. 武汉大学. 2009
[6]. 电力系统低频振荡分析与控制策略研究[D]. 和鹏. 西南交通大学. 2013
[7]. 含大规模风电接入的互联电网低频振荡阻尼控制策略研究[D]. 周洋. 湖南大学. 2017
[8]. 大规模电力系统低频振荡分析与广域自适应控制研究[D]. 叶华. 山东大学. 2009
[9]. 风电并网对电力系统低频振荡特性的影响研究[D]. 王晖. 上海电机学院. 2016
[10]. 大规模风电接入对电力系统稳定性影响及控制措施研究[D]. 和萍. 华南理工大学. 2014