電力系統(tǒng)低頻振蕩課件

1、電力系統(tǒng)低頻振蕩Power System low frequency oscillation 2000-10-9電力系統(tǒng)低頻振蕩 2000-10-91、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)2000-10-91、緒論2000-10-9負阻尼Growing oscillations正阻尼Oscillations damp out12431231.1 引言2000-10-9負阻尼正阻尼12431231.1 引言2000-10-9電力系統(tǒng)低頻振蕩課件電力系統(tǒng)低頻振蕩課件TVA Cumberland event2000-10-9TVA Cumberland event2000

2、-10-91.3 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2000-10-91.3 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2001、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)2000-10-91、緒論2000-10-9 阻尼轉(zhuǎn)矩不足2.1 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, P

3、AS-88 316-329. Apr. 1969. 2000-10-9 阻尼轉(zhuǎn)矩不足2.1 低頻振蕩的機理F. P. deMe2000-10-92000-10-9 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 Auto- & Hetero-Parametric Resonance in Power Systems and Their Relationship with Long-term Dynamics. IEEE Trans on Power Systems, 1987, 2 (4):

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, 4 (3): 105710642000-10-9 自參數(shù)（互參數(shù)）諧振Tamura Y, Yorino 強迫功率振蕩認為當(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)諧振認為系統(tǒng)參數(shù)的微小變化會導(dǎo)致振蕩特性接近的多個模式

5、中的一個變得不穩(wěn)定，導(dǎo)致低頻振蕩。2000-10-9 強迫功率振蕩 模態(tài)諧振2000-10-9 分岔現(xiàn)象 非線性Hopf分岔或鞍點分岔引起。 超低頻振蕩 認為系統(tǒng)中出現(xiàn)的超低頻振蕩跟發(fā)電機調(diào)速器有關(guān)。2000-10-9 分岔現(xiàn)象 超低頻振蕩2000-10-91、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)2000-10-91、緒論2000-10-93.1 基于模型的解析方法 特征根方法2000-10-93.1 基于模型的解析方法 特征根方法2000-10-9泰勒展開忽略高階項U 可逆2000-10-9泰勒展開忽略高階項U 可逆2000-10-9電力系統(tǒng)的動態(tài)行為電力系統(tǒng)的動

6、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 2000-10-9電力系統(tǒng)的動態(tài)行為非振蕩型失穩(wěn)模式2000-10-9圖3-1 特征值的類型與系統(tǒng)的動態(tài)模式 2000-10-9圖3-1 特征值的類型與系統(tǒng)的動態(tài)模式 2000-10-9 正規(guī)形方法泰勒展開忽略2階及以上高階項U 可逆當(dāng)不存在2次諧振時忽略3階及以上高階項2000-10-9 正規(guī)形方法泰勒展開忽略2階及U 可逆當(dāng)不存在2次諧振時忽2000-10-92000-10-9 模態(tài)級數(shù)法泰勒展開U 可逆設(shè)解對初值連續(xù)可微2000-10-9 模態(tài)級數(shù)法泰勒展開U 可逆設(shè)解對初值連續(xù)可微2000-1忽略2階以上的高階項2000-10-9忽略

7、2階以上的高階項2000-10-9其中：2000-10-9其中：2000-10-93.2 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。2000-10-93.2 模型解析法的局限性 不能計及相繼故障以及離散控制3.3 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2000-10-93.3 基于受擾軌跡的模式提取方法 平穩(wěn)信號的模式提取方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：2000-10-9受擾軌跡的時變非線性振蕩模式：時變振蕩頻

8、率：2000-10-2000-10-92000-10-9 EEAC分群理論2000-10-9 EEAC分群理論2000-10-93.4 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。2000-10-93.4 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)域振蕩表4-1 各子網(wǎng)機組總慣量慣量（s）夏季方式冬

9、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)1036.121101.812000-10-9表4-1 各子網(wǎng)機組總慣量慣量（s）夏季方式冬季方式東北1 擾動?xùn)| 北華 北山 東華 中川 渝高姜線 辛聊線辛嘉線 萬龍線、萬三線f 1f 22000-10-9 擾動?xùn)| 北華 北山 東華 中川 (a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東華北 擾動12000-10-9 (a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東(a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東華北 擾動22000-

10、10-9(a)東北華北(b)華北華中(c)川渝華中(c)山東1、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)2000-10-91、緒論2000-10-94.1 振蕩監(jiān)控系統(tǒng)SVCSVCSVCLOADLOADLOADLOADPDCPPP目的早期發(fā)現(xiàn)弱阻尼/負阻尼振蕩實施控制PMU給OMS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2000-10-94.1 振蕩監(jiān)控系統(tǒng)SVCSVCSVCLOADLOADLO-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

11、弱阻尼/負阻尼模式？4.2 流程圖2000-10-9-開 始YesNo預(yù)警控制觸發(fā)YesNo讀取PMU數(shù)據(jù)擾 動Event 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2000-10-9Event Analysis1.2 Hz at +1.5% WECC Aug. 4, 2000Alberta system separated at 19:56 GMT0.27 Hz oscillation