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38900字硕士毕业论文电力系统低频振荡重要线路/母线的识别与控制研究

论文类型:硕士毕业论文
论文字数:38900字
论点:振荡,低频,阻尼
论文概述:

本文引入计及负荷频率阻尼特性的动态负荷模型,建立了基于结构保留模型的线性化状态空间,利用特征分析法对考虑动态负荷的系统进行了分析计算,同时研究了相关模式的功率振荡增量分布

论文正文:

第一章引言

1.1课题研究的背景、目的和意义
到目前为止,电力系统已经存在了100多年。一百多年来,电力系统极大地推进了人类文明。电力系统的建立为社会生产提供了高效便捷的能源,也给人们的生活水平和方式带来了根本性的变化。可以预测,21世纪仍然是电力系统进一步高速发展的时代[1]。电力行业作为国民经济发展的支柱,与人民生活息息相关,如何保证日益增长的大容量电力系统安全、稳定、高效、经济运行,是[的一项紧迫而重要的任务。随着现代电力系统的快速发展,其特点是机组大、电压超高、距离远、负荷重。这是一个典型的强非线性、高维、动态的大系统[3,4]。同时,随着大规模电力系统的互联和各种新设备的使用,电力系统的规模和复杂性增加,同时使得发电和输电更加经济和高效。此外,快速励磁系统的广泛使用和电力市场竞争机制的引入大大增加了电网在稳定极限边缘运行的可能性。系统某一部分的小扰动或异常运行可能会引起整个系统的连锁反应,甚至导致大面积的系统解体,给人民生命和国民经济造成灾难性损失。低频振荡是现代电力系统中经常发生的一种事故,严重影响系统的稳定运行。电网互联和大量电力在弱关系下的长距离传输会破坏互联系统小扰动的稳定性,使系统在扰动下阻尼或振幅振荡较差。因为它的振荡频率很低,通常在0.1到2.5赫兹之间,所以它被称为低频振荡。国内外许多电力系统都经历过低频振荡。低频振荡已成为限制联络线传输功率极限提高和互联电力系统安全稳定运行的最重要因素之一
第二章电力系统低频振荡的分析方法。
1996年8月10日美国西部(WSCC)停电的最直接原因也是[地区之间的低频电力振荡6]。事故发生前,美国西北部的温度非常高,从加拿大到加利福尼亚的流量非常大。从下午14: 6: 49开始,由于树闪络或故障,三条500千伏线路相继退出运行,导致区域间振荡模式衰减微弱,进一步恶化了系统。2000年8月,WSCC系统再次出现类似的低频振荡。在巴西内部电网互联期间,低频振荡也频繁发生在
2.2电力系统低频振荡的负阻尼机制
电力系统受扰动影响后,发电机在旋转之间相对摆动,造成输电线路上相应的电力振荡。由于振荡频率低,一般在0.1至2.5赫兹之间,这称为低频振荡。分析表明,在一定条件下,系统提供的负阻尼抵消了电机、励磁绕组和系统机械产生的正阻尼。在阻尼不足的情况下,扰动逐渐放大,从而引起系统的功率振荡。。从1975年到1980年,巴西南部和东南部地区被一个薄弱的系统连接起来,电力从东南部输送到南部。由于南部地区几个火力发电厂频繁发生发电机故障,该系统经常运行在稳定性极限的边缘。南方系统相对于东南系统的无扰动振荡经常在扰动下发生,导致互连断开和区域低频减载。自20世纪80年代初以来,中国电力系统经历了多次低频振荡
2.3特性分析
低频振荡属于小扰动稳定性范畴。该分析方法广泛使用特征分析方法[29],即根据整个系统的线性化状态方程,得到其特征根和特征向量,并据此分析系统的振动。因为特征分析方法可以提供大量与系统动态稳定性相关的有价值的信息,如振荡频率、衰减因子、系统中相应振荡的分布等。特征分析法已成为多机电力系统动态稳定性分析的最有效方法之一,为制定相应的控制策略提供了依据。。例如,1983年湖南电力系统的丰昌线、1984年湖北电力系统的葛峰线、1984年粤港互联线、1994年南方互联系统的天广线和1998年川渝电网的二滩输电系统,所有这些都可以观测到显著的电力波动。特别是进入21世纪后,为了充分利用中国极不均衡但丰富的电力资源,积极推进和实施“西电东送、南北互供、国家联网”的发展战略“[9”,逐步实现国家电网互联,但区域电网之间的连接薄弱,容易出现低频振荡现象。例如,2003年南方电网罗马线、天生桥-广东和粤港连接线的电力振荡,2005年孟茜电网的“9.1”低频振荡,2005年年中电网的“10.29”大规模电力振荡,以及2006年华北和华中联网系统的“7.1”大规模电力振荡。

1.2国内外研究现状

1.2.1低频振荡的机理和分析方法
自从F .德默罗在文献《[15》中首次提出低频振荡的负阻尼机理以来,学术界逐渐达成共识。相信由于励磁系统的惯性,随着励磁调节器放大系数的增加,对应于转子机械振荡的特征根的实值将从负值逐渐增加,而当放大系数太大时,实值将从负值变为正值,从而产生放大振荡
2.1简介
通过有效的分析方法和手段,确定低频振荡的原因和模式。经过数值模拟,再现了振荡过程,并制定了有效的控制策略。这是解决低频振荡抑制问题的一般步骤。本章介绍了随机子空之间的负阻尼机理、特性分析方法以及识别和残差方法。。除了负阻尼机制,专家学者还研究了各种理论和方法,如参数共振机制[17],强迫功率共振机制[18,19,20],分岔理论[21,22],混沌现象[23]来解释低频振荡的机制。

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考虑负载频率阻尼特性的第3章状态模型空.........39-52
3.1导言........39
3.2电力系统结构保留模型........39-42
3.2.1发电机型号........40 [/BR/] 3.2.2发电机励磁系统模型........40-41 [/BR/] 3.2.3负荷模型........41[/比尔/] 3.2.4网络方程........41-42 [/BR/ ] 3.3计算示例分析........42-48
3.4考虑负载频率阻尼特性状态空....48-51
3.5本章摘要........51-52
第四章关键低频振荡线路/母线的识别算法........52-69 [/br/ ] 4.1导言........52[/比尔/] 4.2振荡功率增量的计算方法........52-54 [/BR/] 4.2.1发电机振荡功率增量的计算........52-53[/ BR/] 4.2.2线路振荡功率增量的计算........53 [/溴/] 4.2.3负载振荡功率增量的计算........53-54
4.3分支脆弱性指数和振荡割集........54-55
4.3.1分支机构脆弱性指数........54
4.3.2摆动切割装置........54-55[/比尔/] 4.4振荡功率增量分布的研究........55-58[/溴/] 4.5影响振荡功率增量分布的因素........58-63 [/BR/] 4.6低频振荡关键环节的识别与研究........63-68 [/BR/] 4.6.1分支脆弱性指数和振荡割集........63-66 [/BR/] 4.6.2关键母线的识别........66-68 [/BR/] 4.7本章摘要........68-69
第5章基于随机子空间识别理论的低频振荡模式简介........69-83
5.1导言........69
5.2基于随机子空之间的识别理论........69-70 [/br/ ] 5.3低频振荡模态参数提取实例分析........70-74[/溴/] 5.3.1示例1-测试信号........70-72 [/BR/] 5.3.2示例2-动态模型试验数据分析........72-73 [/BR/] 5.3.3示例3-多机互联系统的数字仿真分析........73-74
5.4基于随机子空辨识理论的电力系统稳定器参数整定........74-81
5.5本章摘要........81-83

结论

从离线分析、辨识和在线分析的角度提出了低频振荡关键环节的辨识算法,并将随机子空之间的辨识理论应用于低频振荡模态参数辨识和基于时域响应信号的PSS参数整定。通过对实测动态模型数据的数字仿真和计算分析,可以得出以下结论:
1。与传统的收缩发电机内部节点小扰动稳定性分析方法相比,基于电力系统结构保持模型建立的考虑负荷频率阻尼特性的线性化状态空采用潮流方程保持网络结构和状态量,使该方法更接近实际物理系统。
2。仿真结果表明,负载频率阻尼系数对机电振荡频率影响较小,但对阻尼影响较大,尤其是区间模态阻尼。
3。振荡功率增量的分布可以清晰地描述网络中不同机电模式的反映。
4。负载的动态特性对区间模式的阻尼影响很大,但对振荡功率增量的分布影响很小。
5。网络结构对本振功率增量分布影响不大,但对区域间模式有一定影响,但振荡功率增量分布的基本特征保持不变。
6。支路脆弱性指数能够清晰描述系统在振荡过程中的脆弱环节,振荡割集能够从网络的角度实现低频振荡相关发电机组的分组。
7。特征值灵敏度法用于计算和分析每种模式对应的关键总线。以阻尼控制信号和局部总线角频率作为输入信号,在关键总线上加入奇异值分解后,相应模式的阻尼得到不同幅度的改善。计算结果充分证明了负载频率阻尼系数相对于特征值灵敏度在选择各种低频振荡模式的关键母线时的有效性。

参考
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[2]王美懿,吴景昌,孟钟鼎。大型电网技术。北京:中国电力出版社,1995
[3]中国电力工业出版社,http://sblunwen.com/dlxtfxlw/电力系统控制与稳定第二版,IEEE出版社。Chanan Singh,2002年。[/比尔/][4][加号]余耀南。动态电力系统。北京:水利电力出版社。1985年
[5]俞宜欣,李鹏。大面积电网弱互联对互联系统阻尼和动态稳定性的影响。中国电气工程杂志,2005。25 (11):6~11
[1996年8月10日WSCC系统大修的模型验证。IEEE电力系统交易,1999,14 (3): 967 ~ 979。
[7]国家电力调度通信中心。电网典型事故分析。北京:中国电力出版社。2008.
[8]中国电力科学院系统研究所。电力系统小扰动稳定性培训班讲义。2006年6月
[9]周小倩。“西电东送”在中国的发展历史、规划和实施。电网技术,2003,27 (5): 1-5,36
[10]拜尔·R·T,本农·R·J和谢尔曼·D·E .大型电力系统同步潮流振荡的特征值分析。电力系统中的IEEE交易,1982,101:235~243