基于能量的低频振荡在线分析.ppt

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1、基于能量的低频振荡在线分析陈磊清华大学电机系电力系统研究所背景介绍Ø近年来，低频振荡现象在我国电网中多次出现，已成为威胁互联大电网安全稳定运行的突出问题。l2001年~2002年四川电网发生过3次二滩电厂的低频振荡l2003年2月23日、3月6日和3月7日，云南电网与南方电网500kV联络线罗马线发生了3次功率振荡l2005年9月1日18:53至21:12内蒙古西部电网机组发生了3次对华北主网的振荡l2005年10月29日22:22至22:25，华中电网发生不同程度振荡l2008年初冰灾期间，华中电网多次记录到系统发生低频振荡基于能量的低频

2、振荡在线分析1低频振荡的机理Ø负阻尼机理l系统阻尼不足，振荡衰减缓慢l2001~2002年二滩电厂振荡：励磁系统存在缺陷，PSS功能退出，系统阻尼变弱l2003年罗马线振荡：线路停电检修，云南电网与南方电网的区间振荡模式的阻尼被削弱l2005年蒙西对华北振荡：万家寨电厂机组对华北系统的弱阻尼局部振荡模式Ø强迫振荡机理l系统受到周期性扰动，扰动频率和某个弱阻尼模式频率接近时，引发大幅度的共振l1997年12月，河北南网安保线发生的十多起功率大幅度低频振荡，具有起振快并最终发展为等幅同步振荡、振荡能自行平息等特点l2005年5月南方电网多条50

3、0kV联络线出现功率振荡，负阻尼机理不能很好解释，分析认为可能是由发电机组受周期性外施扰动所引起的基于能量的低频振荡在线分析2低频振荡的分析方法Ø离线l局部–阻尼转矩和同步转矩分析l全局–特征分析法–时域仿真法l依赖于模型Ø在线l基于信号辨识的方法，如Prony方法l能够在线得到系统振荡频率、阻尼比、强相关机组等信息，但目前信息量还有限基于能量的低频振荡在线分析3现有方法的不足Ø对强迫功率振荡无能为力l系统阻尼较好，外施周期性小扰动引起系统共振l从电网的角度考虑，快速的识别出扰动源位置并采取措施是解决该问题的最佳手段l扰动源种类众多、成因复

4、杂，现有方法无能为力Ø对阻尼缺乏了解l阻尼来源，各机组/子网的阻尼情况（对振荡衰减的贡献）基于能量的低频振荡在线分析4基本思路Ø振荡（或振动）是一种普遍而重要的运动形式Ø振荡都伴随着能量的转化l弹簧振子，LC振荡电路Ø能量大小和振荡幅度对应Ø能量的损耗产生阻尼效应l能量减小，振荡幅度降低l弹簧振子中的摩擦力，RLC振荡电路中的电阻基于能量的低频振荡在线分析5基于能量的低频振荡分析Ø发电机转子摇摆过程中，可定义暂态能量，包含转子动能、转子势能、网络势能等Ø摇摆过程中，动能、势能相互转化Ø暂态能量越多，振荡幅度越大Ø系统有阻尼时，能量不断减少，

5、振幅不断减小，振荡衰减Ø能量消耗和阻尼有关基于能量的低频振荡在线分析6RLC电路中根据能量流判断R位置注入RL支路注入C支路能量能量基于能量的低频振荡在线分析7基于能量流的低频振荡在线分析Ø基于WAMS数据，计算得到振荡时网络中的能量流，分析各机组/子网的阻尼特性，定位扰动源l消耗能量的机组/子网具有正阻尼，对振荡衰减的贡献是正的，消耗能量越多，贡献越大，能量消耗的情况可反映阻尼的大小l扰动源定位–强迫功率振荡：扰动源所在支路不断向系统中注入振荡能量，是振荡的起因–自由振荡：负阻尼的机组不消耗能量，反而向系统中注入能量，是振荡的起因–实例：

6、三峡机组PSS整定错误，负阻尼基于能量的低频振荡在线分析8能量分析和阻尼转矩分析的一致性单机无穷大系统，发电机采用三阶模型自由振荡时的功角和能量消耗基于能量的低频振荡在线分析9能量分析和阻尼转矩分析的一致性无穷大母线电压上施加扰动Ut=+0.9950.01sin()wd强迫振荡时的功角和能量消耗基于能量的低频振荡在线分析10能量分析和阻尼转矩分析的一致性Ø通过理论推导证明了：一个振荡周期内，发电机的能量消耗和阻尼转矩分析得到的阻尼转矩产生的能量消耗是相同的22ppT¢tt++d0wwdd(E&¢)22ddt=Dtwwòòqe0XX-¢ttd

7、dl左边是一个振荡周期内的能量消耗，右边De是阻尼转矩分析得到的阻尼转矩系数Ø能量分析和阻尼转矩分析是一致的基于能量的低频振荡在线分析11网络中暂态能量的传输Ø推导了网络中暂态能量传输的表达式，可由WAMS数据计算得到支路中传输的暂态能量Ø不需要构造能量函数基于能量的低频振荡在线分析12网络中暂态能量的传输单机无穷大系统，发电机采用三阶模型，带励磁，无解析能量函数无穷大母线电压上施加扰动利用能量消耗计算得到的阻尼转矩系数和阻尼转矩分析一致基于能量的低频振荡在线分析13多机系统分别设置G2,G5为扰动源节点6,16,19为监测节点基于能量的低

8、频振荡在线分析14G2为扰动源基于能量的低频振荡在线分析15G5为扰动源基于能量的低频振荡在线分析16节点20负荷扰动基于能量的低频振荡在线分析17有负阻尼机组时四机两区系统，发