基于能量流的发电机阻尼评估及振荡源定位研究

作     者：张俊杰 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：蒋东荣;佟来生

授予年度：2023年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：强迫振荡 电力系统 耗散能量 振荡源定位 阻尼评估 

摘      要：在电网互联程度提高及可再生能源大规模并网的新形势下,电力系统强迫振荡发生的概率显著增加,严重威胁着电网的安全稳定运行。发电机作为动力源,最可能引起系统发生强迫振荡,定位振荡源发电机是抑制强迫振荡的重要环节。同时发电机阻尼是系统阻尼的主要组成部分,发电机阻尼特性的研究不仅能够对发电机阻尼进行在线监测,也有助于强迫振荡源的定位。基于此,本文以耗散能量的分析为基础,提出定位扰动源发电机的策略方法;详细分析发电机部件的能量耗散,提出发电机部件阻尼贡献度的评估方法,实现对发电机阻尼的在线评估和设备级的振荡源定位。具体研究内容如下:(1)对强迫振荡能量流的组成与转换特性进行详细分析,依据电力系统能量函数构建出基于广域量测信息的耗散能量流定位方法,理论推导分析了耗散能量与阻尼转矩和阻尼比之间的关系,阐明了耗散能量与系统阻尼的一致性,为实现振荡源的追踪定位和元件阻尼的在线评估奠定了理论基础。(2)提出了一种基于复耗散能量流和发电机频率响应函数的两阶段定位策略。首先,针对耗散能流法的局限性,构建复耗散能量流的计算方法,依据能量流向确定振荡区域和定位潜在的源发电机,解决定位精度受阻抗影响而降低的问题。在此基础上,依次构建源发电机的频率响应函数,通过比较源发电机预测电流与测量电流的功率谱密度,有效排除负阻尼源的干扰,实现强迫振荡源的精确定位。最后,4机2区系统和16机80节点系统的仿真测试验证了此强迫振荡源定位策略的可行性和准确性。(3)提出了基于耗散能量的发电机及其部件的阻尼评估方法,实现发电机的阻尼评估和振荡源的设备定位。构建基于电气参数的发电机部件的能量函数,将计算的能量耗散值用来估算发电机阻尼系数,进而对发电机阻尼大小进行评估。同时利用阻尼系数分析发电机部件的阻尼贡献度,根据阻尼贡献度的大小对振荡源设备进行定位。在双机系统和16机80节点系统中进行仿真验证,分析大范围频率和不同位置的强迫振荡下发电机阻尼特性的变化,证明了发电机部件阻尼贡献的评估方法的有效性。进一步地,在第三章振荡源发电机定位结果的基础上,实现对振荡源发电机控制设备的精细化定位。