电力系统低频振荡课件

电力系统低频振荡PowerSystemlowfrequencyoscillation

潘学萍2011年9月30日2000-10-91

电力系统低频振荡潘学萍2000-10-911、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-921、绪论2000-10-92负阻尼Growingoscillations正阻尼Oscillationsdampout12431231.1

引言2000-10-93负阻尼正阻尼12431231.1引言2000-10-931.2大停电事故2006年欧洲电网的大停电事故；2003年美国的“8.14”大停电；2003年伦敦电网的停电事故；1996年美国西部的大停电事故；世界范围内的大停电事故的发生：低频振荡事故：2000-10-941.2大停电事故2006年欧洲电网的大停电事故；世界范围NorthwestCaliforniaCOIlinesAugust10,1996WECCblackoutNegativedampingGrowing0.24HzoscillationsInter-areamode2000-10-95NorthwestCaliforniaCOIlinesAuTVACumberlandevent2000-10-96TVACumberlandevent2000-10-961.3功角稳定性小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性2000-10-971.3功角稳定性小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性2001、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-981、绪论2000-10-98阻尼转矩不足2.1低频振荡的机理F.P.deMello,C.Concordia.Conceptsofsynchronousmachinestabilityasaffectedbyexcitationcontrol.IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems,PAS-88316-329.Apr.1969.2000-10-99阻尼转矩不足2.1低频振荡的机理F.P.deMe2000-10-9102000-10-910自参数（互参数）谐振系统的一个自然模式作为周期性扰动作用于另一个自然模式的现象。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自参数（互参数）谐振TamuraY,Yorino强迫功率振荡认为当系统中存在持续的周期功率扰动且扰动频率接近于系统的固有频率时，会引起大幅度的功率波动，导致低频振荡的发生。模态谐振认为系统参数的微小变化会导致振荡特性接近的多个模式中的一个变得不稳定，导致低频振荡。2000-10-912强迫功率振荡模态谐振2000-10-912分岔现象非线性Hopf分岔或鞍点分岔引起。超低频振荡认为系统中出现的超低频振荡跟发电机调速器有关。2000-10-913分岔现象超低频振荡2000-10-9131、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-9141、绪论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泰勒展开忽略高阶项U可逆2000-10-916泰勒展开忽略高阶项U可逆2000-10-916电力系统的动态行为电力系统的动态模式非振荡型失稳模式振荡型稳定模式振荡型失稳模式

2000-10-917电力系统的动态行为非振荡型失稳模式2000-10-917图3-1特征值的类型与系统的动态模式2000-10-918图3-1特征值的类型与系统的动态模式2000-10-91正规形方法泰勒展开忽略2阶及以上高阶项U可逆当不存在2次谐振时忽略3阶及以上高阶项2000-10-919正规形方法泰勒展开忽略2阶及U可逆当不存在2次谐振时忽2000-10-9202000-10-920模态级数法泰勒展开U可逆设解对初值连续可微2000-10-921模态级数法泰勒展开U可逆设解对初值连续可微2000-1忽略2阶以上的高阶项2000-10-922忽略2阶以上的高阶项2000-10-922其中：2000-10-923其中：2000-10-9233.2模型解析法的局限性

不能计及相继故障以及离散控制的影响；不能计及时滞环节等本质非线性因素的影响；无法计及时变因素的影响。2000-10-9243.2模型解析法的局限性不能计及相继故障以及离散控制3.3基于受扰轨迹的模式提取方法

平稳信号的模式提取方法：Prony方法非平稳信号的模式提取方法：小波方法、HHT方法2000-10-9253.3基于受扰轨迹的模式提取方法平稳信号的模式提取方受扰轨迹的时变非线性振荡模式：时变振荡频率：时变振荡阻尼：2000-10-926受扰轨迹的时变非线性振荡模式：时变振荡频率：2000-10-2000-10-9272000-10-927EEAC分群理论2000-10-928EEAC分群理论2000-10-9283.4

关键振荡断面针对某一个确定的系统，容易发生区域振荡的关键断面（主导振荡断面）的确定一直以来得到广泛的关注。对于长条形的弱互联系统或哑铃状系统，一般认为易发生振荡的断面处于联络线上。研究发现，当联络两侧网络中的机组总惯量接近时，该处的振荡阻尼或频率达到较小值，因此实际系统的主导振荡断面很有可能发生在两侧区域机组总惯量基本相当的联络线断面上。2000-10-9293.4关键振荡断面针对某一个确定的系统，容易发生区域振荡表4-1各子网机组总惯量惯量（s）夏季方式冬季方式东北132.79136.35华北327.37343.57山东135.64134.74华中326.21369.07川渝114.11118.07全网1036.121101.812000-10-930表4-1各子网机组总惯量惯量（s）夏季方式冬季方式东北1扰动东北华北山东华中川渝高姜线

辛聊线辛嘉线

万龙线、万三线f1f22000-10-931扰动东北华北山东华中川

(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东－华北

扰动12000-10-932(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东－华北

扰动22000-10-933(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东－1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-9341、绪论2000-10-9344.1

振荡监控系统SVCSVCSVCLOADLOADLOADLOADPDCPPP目的早期发现弱阻尼/负阻尼振荡实施控制PMU给OMS带来可能PMUs数量增加实时监控的要求局部模式/区域模式监控2000-10-9354.1振荡监控系统SVCSVCSVCLOADLOADLO-开始YesNo预警控制触发YesNo读取PMU数据扰动？受扰轨线的振荡模式分析Ambient数据的振荡模式分析滑动窗口模式校核滑动窗口模式校核存在弱阻尼/负阻尼模式？4.2

流程图2000-10-936-开始YesNo预警控制触发YesNo读取PMU数据扰动EventAnalysis1.2Hzat+1.5%damping.LocalMode.AmbientNoiseAnalysis1.2Hzat+1.8%damping.LocalMode.Nov.29th2007TVAevent4.3

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