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基于响应的电力系统低频振荡分析与控制研究

基于响应的电力系统低频振荡分析与控制研究

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作者：祝翰兴山东大学

学位级别：硕士

在我国水力和煤炭资源丰富的西南和西北地区已出现一些大型电源基地。前期大量研究结果表明,大型能源基地外送系统接入特高压电网后出现的点对网的动态稳定问题,具体表现为低频振荡问题,已成为制约电网输送能力的关键。由于电网结构复... 详细信息

在我国水力和煤炭资源丰富的西南和西北地区已出现一些大型电源基地。前期大量研究结果表明,大型能源基地外送系统接入特高压电网后出现的点对网的动态稳定问题,具体表现为低频振荡问题,已成为制约电网输送能力的关键。由于电网结构复杂、运行方式变化多、故障连锁反应影响面大,以特征分析法为代表的离线分析方法和以电力系统稳定器为代表的控制技术难以保证大电网在多运行方式下的安全稳定。亟需深入研究基于电力系统响应的低频振荡分析和控制方法以保证大电网的安全稳定,实现电力高效送出。本文对基于响应的低频振荡主导发电机识别、发电机阻尼评估和多通道变参数励磁系统设计等问题进行研究,对大型能源基地的电力安全稳定送出提供了一定的理论支撑。本文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)提出了一种基于响应的低频振荡主导发电机识别方法。首先,推导了电力系统的小干扰响应,分析了主导低频振荡模式下的主导发电机的响应特性,提出了基于参与因子的主导发电机识别判据;其次,利用简化电力系统的状态方程推导了发电机转速状态变量的参与因子的解析表示形式,并定义其为估计参与因子,以此提出了基于发电机的转速或有功功率响应的估计参与因子实测流程;最后,在10机39节点系统中验证了所提基于响应的低频振荡主导发电机识别方法的有效性。(2)提出了一种基于振荡能量消耗的发电机阻尼评估方法。首先,推导了基于6阶电气参数模型的发电机的振荡能量流的表达式,克服了现有基于4阶电气参数模型的振荡能量流存在保守性的问题;其次,建立了基于振荡能量消耗的模式阻尼贡献指标,提出了基于发电机响应和特征值/特征向量的指标计算方法,评估了多机系统中发电机的阻尼特性。模式阻尼贡献指标物理意义明确,所有发电机的指标之和即为振荡模式的衰减因子。4机2区域系统的分析结果验证了所提方法的准确性和有效性。(3)提出了一种多通道变参数励磁系统的设计方法。首先,多通道变参数励磁系统采用多通道结构、变参数控制。其次,分析了励磁模式和机电模式模式的制约关系并以此整定了多通道变参数励磁系统的参数,使励磁系统具有良好的励磁模式稳定性和较高的低频振荡抑制能力。然后,采用基于预想事故集的控制策略,实现运行工况的准确识别,保证了变参数控制的可靠性。最后,研发了多通道变参数励磁系统的实际装置,在榆横电网的数模混合仿真模型上验证了多通道变参数励磁系统的有效性。

关键词：低频振荡参与因子振荡能量多通道变参数励磁系统励磁模式

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