電力系統(tǒng)低頻振蕩課件

電力系統(tǒng)低頻振蕩PowerSystemlowfrequencyoscillation

潘學(xué)萍2011年9月30日2000-10-91

電力系統(tǒng)低頻振蕩潘學(xué)萍2000-10-911、緒論2、低頻振蕩機(jī)理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-921、緒論2000-10-92負(fù)阻尼Growingoscillations正阻尼Oscillationsdampout12431231.1

引言2000-10-93負(fù)阻尼正阻尼12431231.1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：2000-10-941.2大停電事故2006年歐洲電網(wǎng)的大停電事故；世界范圍NorthwestCaliforniaCOIlinesAugust10,1996WECCblackoutNegativedampingGrowing0.24HzoscillationsInter-areamode2000-10-95NorthwestCaliforniaCOIlinesAuTVACumberlandevent2000-10-96TVACumberlandevent2000-10-961.3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2000-10-971.3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(jī)理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-981、緒論2000-10-98阻尼轉(zhuǎn)矩不足2.1低頻振蕩的機(jī)理F.P.deMello,C.Concordia.Conceptsofsynchronousmachinestabilityasaffectedbyexcitationcontrol.IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems,PAS-88316-329.Apr.1969.2000-10-99阻尼轉(zhuǎn)矩不足2.1低頻振蕩的機(jī)理F.P.deMe2000-10-9102000-10-910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。TamuraY,YorinoN.PossibilityofAuto-&Hetero-ParametricResonanceinPowerSystemsandTheirRelationshipwithLong-termDynamics.IEEETransonPowerSystems,1987,2(4):890~896YorinoN,SasakiH,TamuraY,etal.AGeneralizedAnalysisMethodofAuto-ParametricResonanceinPowerSystems.IEEETransonPowerSystems,1989,4(3):1057~10642000-10-911自參數(shù)（互參數(shù)）諧振TamuraY,Yorino強(qiáng)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強(qiáng)迫功率振蕩模態(tài)諧振2000-10-912分岔現(xiàn)象非線性Hopf分岔或鞍點(diǎn)分岔引起。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(jī)調(diào)速器有關(guān)。2000-10-913分岔現(xiàn)象超低頻振蕩2000-10-9131、緒論2、低頻振蕩機(jī)理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-9141、緒論2000-10-9143.1基于模型的解析方法特征根方法2000-10-9153.1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(xiàng)U可逆2000-10-916泰勒展開忽略高階項(xiàng)U可逆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電力系統(tǒng)的動態(tài)行為非振蕩型失穩(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圖3-1特征值的類型與系統(tǒng)的動態(tài)模式2000-10-91正規(guī)形方法泰勒展開忽略2階及以上高階項(xiàng)U可逆當(dāng)不存在2次諧振時忽略3階及以上高階項(xiàng)2000-10-919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2000-10-9202000-10-920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2000-10-921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(xiàng)2000-10-922忽略2階以上的高階項(xiàng)2000-10-922其中：2000-10-923其中：2000-10-9233.2模型解析法的局限性

不能計(jì)及相繼故障以及離散控制的影響；不能計(jì)及時滯環(huán)節(jié)等本質(zhì)非線性因素的影響；無法計(jì)及時變因素的影響。2000-10-9243.2模型解析法的局限性不能計(jì)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2000-10-9253.3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：2000-10-926受擾軌跡的時變非線性振蕩模式：時變振蕩頻率：2000-10-2000-10-9272000-10-927EEAC分群理論2000-10-928EEAC分群理論2000-10-9283.4

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(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(jī)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(shí)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(jī)組總慣量基本相當(dāng)?shù)穆?lián)絡(luò)線斷面上。2000-10-9293.4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(jī)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表4-1各子網(wǎng)機(jī)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f1f22000-10-931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12000-10-932(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22000-10-933(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(jī)理3、電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法4、振蕩監(jiān)控系統(tǒng)2000-10-9341、緒論2000-10-9344.1

振蕩監(jiān)控系統(tǒng)SVCSVCSVCLOADLOADLOADLOADPDCPPP目的早期發(fā)現(xiàn)弱阻尼/負(fù)阻尼振蕩實(shí)施控制PMU給OMS帶來可能PMUs數(shù)量增加實(shí)時監(jiān)控的要求局部模式/區(qū)域模式監(jiān)控2000-10-9354.1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弱阻尼/負(fù)阻尼模式？4.2

流程圖2000-10-936-開始YesNo預(yù)警控制觸發(fā)YesNo讀取PMU數(shù)據(jù)擾動EventAnalysis1.2Hzat+1.5%damping.LocalMode.AmbientNoiseAnalysis1.2Hzat+1.8%damping.LocalMode.Nov.29th2007TVAevent4.3

實(shí)例分析2000-10-937EventAnalysis1.2Hzat+1.5%WECCAug.4,2000Albertasystemseparatedat19:56GMT0.27Hzo