励磁控制器对电力系统低频振荡的(附件)
近年以来，整个电力系统的规模随着人口的不断增加而日益扩大，系统结构的复杂程度越来越高，运行起来也变得特别困难，甚至接近其运行的临界点，这样以来，电力系统不稳定的问题就逐步凸显出来。目前，对电力系统安全稳定运行影响最大的就是电力系统的低频振荡问题，它给电网造成很大的威胁，一旦低频振荡现象发生，将会带来十分严重的后果。研究发现，抑制低频振荡的措施有许多，其中最为经济合理的办法就是提高励磁系统的控制性。本论文就励磁控制器对电力系统低频振荡的影响这一课题进行分析研究，首先对电力系统低频振荡的产生机理做简要描述，以及低频振荡的分析方法。然后对电力系统励磁系统模型和电力系统仿真平台构建进行简要介绍。文中主要是在PSASP--电力系统分析综合程序(Power System Analysis Software Package)中分析研究励磁控制器对电力系统低频振荡的影响。最后，针对不同励磁系统结构和不同励磁系统参数对电力系统低频振荡的影响进行分析对比，研究励磁结构和励磁系统参数对电力系统低频振荡的影响如何，得出结论，为寻找抑制低频振荡的方法打下基础。关键词 电力系统，低频振荡，PSASP，励磁系统
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本课题的研究任务及要求 3
2 电力系统低频振荡的分析与建模 4
2.1 电力系统低频振荡的分析方法简介 4
2.2 电力系统励磁系统模型及建模方法 7
2.3 电力系统仿真平台构建 11
2.4 PSASP软件简介 12
3 励磁系统结构对电力系统低频振荡的影响分析 16
3.1 1型调速器对电力系统低频振荡的影响分析 16
3.2 2型调速器对电力系统低频振荡的影响分析 17
3.3 本章小结 18
4 励磁系统参数对电力系统低频振荡的影响分析 19
4.1 冲击负荷对电力系统低频振荡的影响 19
4.2 励磁系统自身参数对电力系统低频振荡的影响分析 21
4.3 本章小结 24
5 全文总结与展望 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1 本课题研究背景和意义
电力系统随着人口的不断增多而飞速发展，电网规模也变得越来越大。由于电力系统的快速发展扩大，快速励磁调节器和快速励磁系统在电力系统中不断得到应用，低频振荡现象在我国许多电力系统中不断发生[1]。
低频振荡现象在国内外的电力系统中曾多次发生，并造成了相当严重的后果，产生的影响极其恶劣。下面是两起典型的电力系统低频振荡事故。
英国电网在上世纪80年代间发生了一起严重的低频振荡现象，低频振荡发生的频率为0.5Hz。事后，英国电网公司为了找出到底是什么原因 导致低频振荡的发并找到解决这一问题的办法，20世纪80年代初到80年代中叶他们针对该事故进行多次实验。实验结果显示，低频振荡现象大都发生在输电线路负载过多或突然加负荷时。经过一系列的实验研究后，英格兰电网在每个电厂都安装了电力系统稳定器（power system stablizer,PSS），低频振荡的问题这才得到有效解决。
1996年秋，美国西部电网爆发了一起恶性的停电事故，对当时人们的生产生活带来了十分严重的影响。事故发生后，美国电网进行多次调查，结果发现是低频振荡引起了这次事故的发生。这次大面积的停电持续了将近9个多小时，750万居民和工厂因此受到影响，这次的停电事故给当时的经济造成了巨大的损失。此后，美国电网公司引以为戒，在电力系统设计规划、联合运行的过程中都充分考虑低频振荡的影响，以防此类恶性事件再次发生[2]。
近年以来，低频振荡现象在我国电力系统中也多次发生，如南方电网分别于2005年5月13日、8月18日发生了低频振荡，2005年9月1日西蒙电网机组相对于京津唐电网机组的低频振荡在华北电网中发生，2005年10月29日华中电网也爆发了一场全国范围的低频振荡。在我国，低频振荡事故给六大电力系统和一些省网带来了巨大的经济损失，不仅给人民生活带来严重后果还严重影响了社会的发展。因此，电力系统低频振荡稳定在电力系统中是一个亟待解决的问题，对该问题的研究仍有很多路要走，需要我们不断去开拓探索[1]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电力系统低频振荡
电力系统之间通过联络线互联，发电机内部转子之间在小扰动的作用下发生相对摇摆，联络线上的有功功率随之产生波动，其频率的波动范围是0.2～2.5Hz，这种现象被称为低频振荡。
1.2.2 低频振荡的分类
目前我们把低频振荡大体分成两种：
①区间振荡模式，它是指系统中一部分机组相对另一部分机组发生的振荡，其频率在0.1～0.7Hz范围之间，这种振荡模式对机组有很大的损害，低频振荡现象一旦发生，系统很快就会通过联络线而被传染。目前，区间振荡模式已成为限制联络线上功率传输的一大难题。
②局部振荡模式，它是指系统内电气相距十分近的几个发电机相对于其他发电机发生的振荡现象，其频率在0.7～2.5Hz范围之内，局部振荡的爆发被限制在区域内，造成的影响较区间振荡小[3]。
1.2.3 低频振荡的产生机理
负阻尼机理
由于系统调节方法的作用，系统负阻尼增大，正阻尼被抵消，因此低频振荡现象在系统中产生。负阻尼在系统中出现的主要因素有重负荷线路、现代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统。起振速度快、起振后等幅振荡能够保持同步以及振荡源消失后衰减速度快是这种形式的低频振荡具有的特点，这种振荡的产生机理是非常值得关注的[1]。
共振或谐振机理
系统的固有频率与输入信号或扰动信号之间存在着某种特定的关系，产生了大幅度的共振或谐振现象，共振或谐振的频率很低，经常会处在低频区域，这样的话，就系统就发生了低频振荡现象。电力系统的参数变化时，线性与模态性质也会随之发生变化，当两个或多个阻尼振荡模态发生变化，其变化状态相近或一样时，彼此会相互作用，其中一个模态受其影响会失稳，如果这时候系统的线性化模型是非对角化的，被称为强振状态；若不是，称为弱振状态[1]。
非线性奇异现象
在电力系统中添加小扰动因素，分析其静态稳定性。当系统特征根的实部全为负,这时系统就处在一个相对稳定的状态；假如系统特征根中存在着一个零根或一对虚根,那么系统就处在临界稳定状态；若有一个正的实数根或一对具有正实部的复数在特征根中出现,则系统就会失去稳定。事实上，因为系统存在着非线性的特性,奇异现象将会在系统的虚轴附近出现。在小扰动作用下，即便系统的特征值全为负，或存在有负的实部的复数，系统的特性和状态也会因非线性引起的分歧而发生突变，进而系统会发生低频振荡[3]。
混沌机理
所谓混沌现象，即在已经确定好的模型下产生了不确定的现象,这种现象是及其复杂的。目前人们对混沌机理的认识还比较浅显，仅停留在感性认识阶段[4]。
目 录
1 绪论 1
1.1 本课题研究背景和意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3 本课题的研究任务及要求 3
2 电力系统低频振荡的分析与建模 4
2.1 电力系统低频振荡的分析方法简介 4
2.2 电力系统励磁系统模型及建模方法 7
2.3 电力系统仿真平台构建 11
2.4 PSASP软件简介 12
3 励磁系统结构对电力系统低频振荡的影响分析 16
3.1 1型调速器对电力系统低频振荡的影响分析 16
3.2 2型调速器对电力系统低频振荡的影响分析 17
3.3 本章小结 18
4 励磁系统参数对电力系统低频振荡的影响分析 19
4.1 冲击负荷对电力系统低频振荡的影响 19
4.2 励磁系统自身参数对电力系统低频振荡的影响分析 21
4.3 本章小结 24
5 全文总结与展望 25
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
致 谢 26
参 考 文 献 27
1 绪论
1.1 本课题研究背景和意义
电力系统随着人口的不断增多而飞速发展，电网规模也变得越来越大。由于电力系统的快速发展扩大，快速励磁调节器和快速励磁系统在电力系统中不断得到应用，低频振荡现象在我国许多电力系统中不断发生[1]。
低频振荡现象在国内外的电力系统中曾多次发生，并造成了相当严重的后果，产生的影响极其恶劣。下面是两起典型的电力系统低频振荡事故。
英国电网在上世纪80年代间发生了一起严重的低频振荡现象，低频振荡发生的频率为0.5Hz。事后，英国电网公司为了找出到底是什么原因 导致低频振荡的发并找到解决这一问题的办法，20世纪80年代初到80年代中叶他们针对该事故进行多次实验。实验结果显示，低频振荡现象大都发生在输电线路负载过多或突然加负荷时。经过一系列的实验研究后，英格兰电网在每个电厂都安装了电力系统稳定器（power system stablizer,PSS），低频振荡的问题这才得到有效解决。
1996年秋，美国西部电网爆发了一起恶性的停电事故，对当时人们的生产生活带来了十分严重的影响。事故发生后，美国电网进行多次调查，结果发现是低频振荡引起了这次事故的发生。这次大面积的停电持续了将近9个多小时，750万居民和工厂因此受到影响，这次的停电事故给当时的经济造成了巨大的损失。此后，美国电网公司引以为戒，在电力系统设计规划、联合运行的过程中都充分考虑低频振荡的影响，以防此类恶性事件再次发生[2]。
近年以来，低频振荡现象在我国电力系统中也多次发生，如南方电网分别于2005年5月13日、8月18日发生了低频振荡，2005年9月1日西蒙电网机组相对于京津唐电网机组的低频振荡在华北电网中发生，2005年10月29日华中电网也爆发了一场全国范围的低频振荡。在我国，低频振荡事故给六大电力系统和一些省网带来了巨大的经济损失，不仅给人民生活带来严重后果还严重影响了社会的发展。因此，电力系统低频振荡稳定在电力系统中是一个亟待解决的问题，对该问题的研究仍有很多路要走，需要我们不断去开拓探索[1]。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 电力系统低频振荡
电力系统之间通过联络线互联，发电机内部转子之间在小扰动的作用下发生相对摇摆，联络线上的有功功率随之产生波动，其频率的波动范围是0.2～2.5Hz，这种现象被称为低频振荡。
1.2.2 低频振荡的分类
目前我们把低频振荡大体分成两种：
①区间振荡模式，它是指系统中一部分机组相对另一部分机组发生的振荡，其频率在0.1～0.7Hz范围之间，这种振荡模式对机组有很大的损害，低频振荡现象一旦发生，系统很快就会通过联络线而被传染。目前，区间振荡模式已成为限制联络线上功率传输的一大难题。
②局部振荡模式，它是指系统内电气相距十分近的几个发电机相对于其他发电机发生的振荡现象，其频率在0.7～2.5Hz范围之内，局部振荡的爆发被限制在区域内，造成的影响较区间振荡小[3]。
1.2.3 低频振荡的产生机理
负阻尼机理
由于系统调节方法的作用，系统负阻尼增大，正阻尼被抵消，因此低频振荡现象在系统中产生。负阻尼在系统中出现的主要因素有重负荷线路、现代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统。起振速度快、起振后等幅振荡能够保持同步以及振荡源消失后衰减速度快是这种形式的低频振荡具有的特点，这种振荡的产生机理是非常值得关注的[1]。
共振或谐振机理
系统的固有频率与输入信号或扰动信号之间存在着某种特定的关系，产生了大幅度的共振或谐振现象，共振或谐振的频率很低，经常会处在低频区域，这样的话，就系统就发生了低频振荡现象。电力系统的参数变化时，线性与模态性质也会随之发生变化，当两个或多个阻尼振荡模态发生变化，其变化状态相近或一样时，彼此会相互作用，其中一个模态受其影响会失稳，如果这时候系统的线性化模型是非对角化的，被称为强振状态；若不是，称为弱振状态[1]。
非线性奇异现象
在电力系统中添加小扰动因素，分析其静态稳定性。当系统特征根的实部全为负,这时系统就处在一个相对稳定的状态；假如系统特征根中存在着一个零根或一对虚根,那么系统就处在临界稳定状态；若有一个正的实数根或一对具有正实部的复数在特征根中出现,则系统就会失去稳定。事实上，因为系统存在着非线性的特性,奇异现象将会在系统的虚轴附近出现。在小扰动作用下，即便系统的特征值全为负，或存在有负的实部的复数，系统的特性和状态也会因非线性引起的分歧而发生突变，进而系统会发生低频振荡[3]。
混沌机理
所谓混沌现象，即在已经确定好的模型下产生了不确定的现象,这种现象是及其复杂的。目前人们对混沌机理的认识还比较浅显，仅停留在感性认识阶段[4]。
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