电力系统低频振荡课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2000-10-9,潘学萍，,2011,年,9,月30日,电力系统低频振荡,Power System low frequency oscillation,潘学萍,2011,年,9,月30日,2000-10-9,1,电力系统低频振荡潘学萍2000-10-91,1,、,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,2000-10-9,2,1、绪论2000-10-92,负阻尼,Growing oscillations,正阻尼,Oscillations damp out,1,2,4,3,1,2,3,1.1,引言,2000-10-9,3,负阻尼正阻尼12431231.1 引言2000-10-93,1.2,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：,2000-10-9,4,1.2 大停电事故2006年欧洲电网的大停电事故；世界范围,Northwest,California,COI lines,August 10, 1996 WECC blackout,Negative damping,Growing 0.24 Hz oscillations,Inter-area mode,2000-10-9,5,NorthwestCaliforniaCOI linesAu,TVA Cumberland event,2000-10-9,6,TVA Cumberland event2000-10-96,1.3,功角稳定性,小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性,2000-10-9,7,1.3 功角稳定性小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性200,1,、,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,2000-10-9,8,1、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.,Concepts,of synchronous machine stability as affected,by excitation control,. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-88 316-329. Apr. 1969.,2000-10-9,9,阻尼转矩不足2.1 低频振荡的机理F. P. deMe,2000-10-9,10,2000-10-910,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。,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): 890896,Yorino 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): 10571064,2000-10-9,11,自参数（互参数）谐振Tamura Y, 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。,2000-10-9,12,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。,2000-10-9,13,分岔现象 超低频振荡2000-10-913,1,、,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,2000-10-9,14,1、绪论2000-10-914,3.1,基于模型的解析方法,特征根方法,2000-10-9,15,3.1 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,2000-10-9,16,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,2000-10-9,17,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,2000-10-9,18,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,2000-10-9,19,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,2000-10-9,20,2000-10-920,模态级数法,泰勒展开,U,可逆,设解对初值连续可微,2000-10-9,21,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,2000-10-9,22,忽略2阶以上的高阶项2000-10-922,其中：,2000-10-9,23,其中：2000-10-923,3.2,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。,2000-10-9,24,3.2 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,2000-10-9,25,3.3 基于受扰轨迹的模式提取方法 平稳信号的模式提取方,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：,2000-10-9,26,受扰轨迹的时变非线性振荡模式：时变振荡频率：2000-10-,2000-10-9,27,2000-10-927,EEAC,分群理论,2000-10-9,28,EEAC分群理论2000-10-928,3.4,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。,2000-10-9,29,3.4 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,132.79,136.35,华北,327.37,343.57,山东,135.64,134.74,华中,326.21,369.07,川渝,114.11,118.07,全网,1036.12,1101.81,2000-10-9,30,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,f,1,f,2,2000-10-9,31,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1,2000-10-9,32,(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,2,2000-10-9,33,(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,2000-10-9,34,1、绪论2000-10-934,4.1,振荡监控系统,SVC,SVC,SVC,LOAD,LOAD,LOAD,LOAD,PDC,P,P,P,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,2000-10-9,35,4.1 振荡监控系统SVCSVCSVCLOADLOADLO,-,开 始,Yes,No,预警,控制触发,Yes,No,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,2000-10-9,36,-开 始YesNo预警控制触发YesNo读取PMU数据扰 动,Event Analysis,1.2 Hz at +1.5% damping.,Local Mode.,Ambient Noise Analysis,1.2 Hz at +1.8% damping.,Local Mode.,Nov. 29,th,2007 TVA event,4.3,实例分析,2000-10-9,37,Event Analysis1.2 Hz at +1.5%,WECC Aug. 4, 2000,Alberta system separated at 19:56 GMT,0.27 Hz oscillation is poorly damped,2000-10-9,38,WECC Aug. 4, 20002000-10-938,TVA Website example,2000-10-9,39,TVA Website example 2000-10-93,TVA Website example,40,TVA Website example40,谢谢,!,2000-10-9,41,谢谢! 2000-10-941,