電力系統(tǒng)小干擾低頻振蕩分析與控制的圖形解釋法及其應(yīng)用.pdf

1、電力系統(tǒng)低頻振蕩嚴(yán)重時會危害到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行,是一個長期未得到有效解決的、復(fù)雜的工程科學(xué)問題。電力系統(tǒng)低頻振蕩分析與控制的方法,目前主要有兩種:阻尼轉(zhuǎn)矩分析法和模態(tài)分析法。阻尼轉(zhuǎn)矩分析法具有物理概念清晰、應(yīng)用簡單、效果顯著的特點。在阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法基礎(chǔ)上提出的、用于穩(wěn)定器設(shè)計的相位補償法,簡單實用,一直被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)工程實踐中。但是,阻尼轉(zhuǎn)矩分析及相位補償法僅適用于簡單的單機無窮大電力系統(tǒng),在大規(guī)模多機電力系統(tǒng)中的推廣應(yīng)用一直

2、并不成功。模態(tài)分析法數(shù)學(xué)推理嚴(yán)謹(jǐn)、易于編程,是目前在大規(guī)模多機電力系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的方法。但是,模態(tài)分析法主要依賴于數(shù)值計算結(jié)果,難以用于理論分析;使用時必須建立電力系統(tǒng)的全系統(tǒng)模型。
　　 阻尼轉(zhuǎn)矩分析法關(guān)注的是發(fā)電機轉(zhuǎn)子運動獲得的阻尼轉(zhuǎn)矩。當(dāng)將阻尼轉(zhuǎn)矩分析推廣到多機電力系統(tǒng)的時候,由于需要涉及到所有的發(fā)電機,從而使得分析變得十分復(fù)雜。本論文利用線性化P-δ曲線和等而積法則,采用對阻尼轉(zhuǎn)矩分析進(jìn)行圖形解釋的形式,成功地將電力系

3、統(tǒng)低頻振蕩分析的對象轉(zhuǎn)移到了線路功率振蕩的阻尼上。該方法推廣應(yīng)用到多機電力系統(tǒng)時,由于分析的對象仍然是線路功率振蕩的阻尼,與系統(tǒng)中的發(fā)電機數(shù)量無關(guān)。所以,圖形解釋法應(yīng)用于多機電力系統(tǒng)時,物理概念清晰,使用簡單方便,優(yōu)于阻尼轉(zhuǎn)矩分析法。在圖形解釋法的基礎(chǔ)上,本論文提出了一種在多機電力系統(tǒng)中設(shè)計穩(wěn)定器的就地補償法。運用該方法設(shè)計穩(wěn)定器時,只需要建立附加穩(wěn)定器的電力裝置的一種局部線性化模型,而不需要建立多機電力系統(tǒng)的全系統(tǒng)線性化模型,這也正是

4、該方法的最大特點。
　　 論文中應(yīng)用圖形解釋法開展的工作,涵蓋了四種基于電壓源轉(zhuǎn)換器接入電力系統(tǒng)的電力裝置。它們分別是:(1)基于電壓源轉(zhuǎn)換器并聯(lián)接入電力系統(tǒng)的靜態(tài)同步無功補償器;(2)基于電壓源轉(zhuǎn)換器并聯(lián)接入電力系統(tǒng)的電池儲能系統(tǒng);(3)基于電壓源轉(zhuǎn)換器并聯(lián)接入電力系統(tǒng)的光伏發(fā)電廠和燃料電池電廠。針對這些電力裝置,應(yīng)用圖形解釋這一新方法,論文展開了一系列的理論分析和研究工作,獲得了多個具有一般性指導(dǎo)意義的創(chuàng)新性結(jié)果:
　

5、　 (1)基于靜態(tài)同步無功補償器的阻尼控制的有效性與線路負(fù)荷水平有關(guān),線路重負(fù)荷運行時,阻尼控制更加有效。
　　 (2)對電池儲能系統(tǒng)的阻尼控制而言,當(dāng)它是通過電壓源轉(zhuǎn)換器輸出端的交流電壓相角控制實現(xiàn)時,阻尼控制對線路負(fù)荷水平的變化具有較好的魯棒性。
　　 (3)基于電壓源轉(zhuǎn)換器接入電力系統(tǒng)的清潔能源發(fā)電廠(光伏發(fā)電廠和燃料電池電廠)會影響電力系統(tǒng)低頻振蕩的阻尼,而且其影響可正可負(fù),它與清潔能源電廠運行的工況密切相關(guān)。