电力系统低频振荡

电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日负阻尼Growingoscillations正阻尼Oscillationsdampout12431231.1引言电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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：电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日NorthwestCaliforniaCOIlinesAugust10,1996WECCblackoutNegativedampingGrowing0.24HzoscillationsInter-areamode电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日TVACumberlandevent电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日1.3功角稳定性小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•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.电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•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):1057~1064电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•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。电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•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。电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日3.1基于模型的解析方法•特征根方法电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日)(xxf.H.O.TAxxuyxΛyAuuy1titTiiiieyety00xutnintitiineyueyueyutx000212211泰勒展开忽略高阶项U可逆Axx电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日r+jrjjjj1稳定不稳定振荡型稳定非振荡型稳定等幅振荡振荡型失稳非振荡型失稳r+jrjjjj1稳定不稳定振荡型稳定非振荡型稳定等幅振荡振荡型失稳非振荡型失稳图3-1特征值的类型与系统的动态模式电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•正规形方法)(xxfuyx泰勒展开忽略2阶及以上高阶项U可逆.211H.O.TxHxxHxAxxnTTxHxxHxAxxnTT121YFΛyy2h2(z)zy3OΛzz当不存在2次谐振时忽略3阶及以上高阶项Λzz电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日jjjzznknltlkjkltjjlkjezzhezty110002njnknltlkjklijnjtjijilkjezzhuezutx11100102电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•模态级数法)(xxfuyx泰勒展开U可逆.211H.O.TxHxxHxAxxnTT设解对初值连续可微H.O.T.YFΛyy2tytytytyjjjj321nknllklkjkljjjnknllkjkljjjjjjyyyyCyyyyCyyyy1112213311112211电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日222,,1100,,1100,,110002122RjlktnknllkjklRjlknknltlkjkltRjlknknllkjkljjjjjlkjteyyCeyyheyyhytytyty忽略2阶以上的高阶项222,,11100,,11100,,11000122RjlknjtnknllkjklijRjlknjnknltlkjklijtRjlknknllkjkljnjijijlkjteyyCueyyhueyyhyutx电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日nknltikltnjijijilkjeKetMLtx1112,,110002RjlknknllkjkljijijyyhyuL2,,1100RjlknknllkjklijijyyCuM2,,1002RjlknjjklijlkiklhuyyK其中：电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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。电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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方法电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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：电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日0.02803.51767.07210.5-3214.0-13617.5-240时间/s功角/(o)G2G1G30.02803.51767.07210.5-3214.0-13617.5-240时间/s功角/(o)G2G1G3电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•EEAC分群理论电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日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。电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日表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1036.121101.81电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日•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f1f2电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东－华北•扰动1电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日(a)东北－华北(b)华北－华中(c)川渝－华中(c)山东－华北•扰动2电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日4.1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/区域模式监控电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日-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流程图电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日8208408608809009209405.095.15.115.125.135.145.15x105Time(s)Voltage(V)BusVoltageMagnitudeatCumberlandEventAnalysis1.2Hzat+1.5%damping.LocalMode.AmbientNoiseAnalysis1.2Hzat+1.8%damping.LocalMode.Nov.29th2007TVAevent4.3实例分析电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日6080100120140160180534536538540542544546548550Time(s)MALN_Malin_Bus_Voltage_VMagMALN_Malin_Bus_Voltage_VMagvstime•WECCAug.4,2000•Albertasystemseparatedat19:56GMT•0.27Hzoscillationispoorlydamped电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日TVAWebsiteexample潘学萍，2011年9月30日TVAWebsiteexample电力系统低频振荡潘学萍，2011年9月30日谢谢!