電力系統(tǒng)低頻振蕩

1、電力系統(tǒng)低頻振蕩電力系統(tǒng)低頻振蕩Power System low frequency oscillationPower System low frequency oscillation 2011年9月30日2000-10-911、緒論2、低頻振蕩機理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-92負(fù)阻尼負(fù)阻尼Growing oscillations正阻尼正阻尼Oscillations damp out12431231.1 引言2000-10-931.2 大停電事故2006年歐洲電網(wǎng)的大停電事故；2003年美國的“8.14”大停電；2003年倫敦電網(wǎng)的停電事故；1996年美國西部

2、的大停電事故；世界范圍內(nèi)的大停電事故的發(fā)生：低頻振蕩事故：2000-10-94NorthwestCaliforniaCOI linesAugust 10, 1996 WECC blackout Negative damping Growing 0.24 Hz oscillationsInter-area mode2000-10-95TVA Cumberland event2000-10-961.3 功角穩(wěn)定性小擾動功角穩(wěn)定性與大擾動功角穩(wěn)定性2000-10-971、緒論2、低頻振蕩機理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-98 阻尼轉(zhuǎn)矩不足阻尼轉(zhuǎn)矩不足2.1 低頻振蕩的機

3、理低頻振蕩的機理F. P. deMello, C. Concordia. Concepts of synchronous machine stability as affected by excitation control. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-88 316-329. Apr. 1969. 2000-10-992000-10-910 自參數(shù)（互參數(shù)）諧振自參數(shù)（互參數(shù)）諧振系統(tǒng)的一個自然模式作為周期性擾動作用于另一個自然模式的現(xiàn)象。 Tamura Y, Yorino N. Possibility of A

4、uto- & Hetero-Parametric Resonance in Power Systems and Their Relationship with Long-term Dynamics. IEEE Trans on Power Systems, 1987, 2 (4): 890896Yorino N, Sasaki H, Tamura Y, et al. A Generalized Analysis Method of Auto-Parametric Resonance in Power Systems. IEEE Trans on Power Systems, 1989,

5、 4 (3): 105710642000-10-911 強迫功率振蕩強迫功率振蕩認(rèn)為當(dāng)系統(tǒng)中存在持續(xù)的周期功率擾動且擾動頻率接近于系統(tǒng)的固有頻率時，會引起大幅度的功率波動，導(dǎo)致低頻振蕩的發(fā)生。 模態(tài)諧振模態(tài)諧振認(rèn)為系統(tǒng)參數(shù)的微小變化會導(dǎo)致振蕩特性接近的多個模式中的一個變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致低頻振蕩。2000-10-912 分岔現(xiàn)象分岔現(xiàn)象 非線性Hopf分岔或鞍點分岔引起。 超低頻振蕩超低頻振蕩 認(rèn)為系統(tǒng)中出現(xiàn)的超低頻振蕩跟發(fā)電機調(diào)速器有關(guān)。2000-10-9131、緒論2、低頻振蕩機理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-9143.1 基于模型的解析方法基于模型的解析方法 特

6、征根方法2000-10-915)(xxf.H.O.TAxxuyx yAuuy1 titTiiiieyety00 xu tnintitiineyueyueyutx000212211泰勒展開忽略高階項U 可逆可逆Axx 2000-10-916電力系統(tǒng)的動態(tài)行為電力系統(tǒng)的動態(tài)模式非振蕩型失穩(wěn)模式振蕩型穩(wěn)定模式振蕩型失穩(wěn)模式 2000-10-917圖3-1 特征值的類型與系統(tǒng)的動態(tài)模式 2000-10-918 正規(guī)形方法)(xxfuyx 泰勒展開忽略2階及以上高階項U 可逆可逆.211H.O.TxHxxHxAxxnTTxHxxHxAxxnTT121 YFyy2h2(z)zy 3Ozz當(dāng)不存在2次諧振時

7、忽略3階及以上高階項zz 2000-10-919jjjzz nknltlkjkltjjlkjezzhezty110002 njnknltlkjklijnjtjijilkjezzhuezutx111001022000-10-920 模態(tài)級數(shù)法)(xxfuyx 泰勒展開U 可逆可逆.211H.O.TxHxxHxAxxnTT設(shè)解對初值連續(xù)可微 H.O.T.YFyy2 tytytytyjjjj321nknllklkjkljjjnknllkjkljjjjjjyyyyCyyyyCyyyy11122133111122112000-10-921 222,1100,1100,1100021 2 2 Rjlktn

8、knllkjklRjlknknltlkjkltRjlknknllkjkljjjjjlkjteyyCeyyheyyhytytyty忽略2階以上的高階項 222,11100,11100,110001 2 2RjlknjtnknllkjklijRjlknjnknltlkjklijtRjlknknllkjkljnjijijlkjteyyCueyyhueyyhyutx 2000-10-922 nknltikltnjijijilkjeKetMLtx1112,110002RjlknknllkjkljijijyyhyuL2,1100RjlknknllkjklijijyyCuM2,1002Rjlknjjklij

9、lkiklhuyyK其中：2000-10-9233.2 模型解析法的局限性模型解析法的局限性 不能計及相繼故障以及離散控制的影響； 不能計及時滯環(huán)節(jié)等本質(zhì)非線性因素的影響； 無法計及時變因素的影響。2000-10-9243.3 基于受擾軌跡的模式提取方法基于受擾軌跡的模式提取方法 平穩(wěn)信號的模式提取方法：Prony方法 非平穩(wěn)信號的模式提取方法：小波方法、HHT方法2000-10-925受擾軌跡的時變非線性振蕩模式：時變振蕩頻率：時變振蕩阻尼：2000-10-9262000-10-927 EEAC分群理論2000-10-9283.4 關(guān)鍵振蕩斷面關(guān)鍵振蕩斷面針對某一個確定的系統(tǒng)，容易發(fā)生區(qū)域振

10、蕩的關(guān)鍵斷面（主導(dǎo)振蕩斷面）的確定一直以來得到廣泛的關(guān)注。對于長條形的弱互聯(lián)系統(tǒng)或啞鈴狀系統(tǒng)，一般認(rèn)為易發(fā)生振蕩的斷面處于聯(lián)絡(luò)線上。 研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聯(lián)絡(luò)兩側(cè)網(wǎng)絡(luò)中的機組總慣量接近時，該處的振蕩阻尼或頻率達(dá)到較小值，因此實際系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩斷面很有可能發(fā)生在兩側(cè)區(qū)域機組總慣量基本相當(dāng)?shù)穆?lián)絡(luò)線斷面上。2000-10-929表表4-1 各子網(wǎng)機組總慣量各子網(wǎng)機組總慣量慣量（s）夏季方式冬季方式東北132.79136.35華北327.37343.57山東135.64134.74華中326.21369.07川渝114.11118.07全網(wǎng)1036.121101.812000-10-930 擾動?xùn)| 北華 北山

11、 東華 中川 渝高姜線 辛聊線辛嘉線 萬龍線、萬三線f 1f 22000-10-931(a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東華北 擾動12000-10-932(a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東華北 擾動22000-10-9331、緒論2、低頻振蕩機理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-9344.1 振蕩監(jiān)控系統(tǒng)振蕩監(jiān)控系統(tǒng)SVCSVCSVCLOADLOADLOADLOADPDCPPP 目的目的 早期發(fā)現(xiàn)弱阻尼/負(fù)阻尼振蕩 實施控制 PMU給給OMS帶來可能帶來可能 PMUs 數(shù)量增加 實時監(jiān)控的要求 局部模式/區(qū)域模式監(jiān)控2000-10-

12、935-開 始YesNo預(yù)警控制觸發(fā)YesNo讀取PMU數(shù)據(jù)擾 動？受擾軌線的振蕩模式分析Ambient數(shù)據(jù)的振蕩模式分析滑動窗口模式校核滑動窗口模式校核 存 在弱阻尼/負(fù)阻尼模式？4.2 流程圖流程圖2000-10-9368208408608809009209405.095.15.115.125.135.145.15x 105Time (s)Voltage (V)Bus Voltage Magnitude at CumberlandEvent Analysis1.2 Hz at +1.5% damping. Local Mode.Ambient Noise Analysis1.2 Hz at +1.8% damping. Local Mode.Nov. 29th 2007 TVA event4.3 實例分析實例分析2000-10-9376080100120140160180534536538540542544546548550Time (s)MALN_Malin_Bus_Voltage_VMagMALN_Malin_Bus_Volta