發(fā)電機穩(wěn)定分析與控制的若干問題研究.pdf

1、論文介紹了電力系統(tǒng)穩(wěn)定研究的發(fā)展歷程和發(fā)電機穩(wěn)定研究的背景及意義。針對發(fā)電機模型及參考系、功角穩(wěn)定裕度的實用化分析、汽輪發(fā)電機組調(diào)速側(cè)穩(wěn)定控制及低頻振蕩的抑制等問題開展研究,取得了一些研究成果。論文選題具有理論意義和實際應用價值。
　　 目前,功角穩(wěn)定控制中的發(fā)電機模型一般還是基于恒速旋轉(zhuǎn)的xy坐標系,并近似以x軸為同步軸。在系統(tǒng)受到較大擾動并過渡到新的穩(wěn)定狀態(tài)后,即使系統(tǒng)頻率變化不大,但發(fā)電機轉(zhuǎn)子角(相對于x軸)會隨時間積分而

2、不斷變化,使轉(zhuǎn)子角偏差控制目標無法確定。此外,功率方程由于采用了轉(zhuǎn)子相對角(相對其它轉(zhuǎn)子),將負荷用恒阻抗元件代替,基于線性網(wǎng)絡疊加而得,故較為復雜且與實際系統(tǒng)誤差較大?？紤]到擾動后轉(zhuǎn)子的慣性,忽略電網(wǎng)(包括定子繞組)暫態(tài),則機端電壓矢量是與電網(wǎng)狀態(tài)準同步的。仿真也表明,擾動后其變化遠遠快于轉(zhuǎn)子角變化。故選擇機端電壓矢量作為轉(zhuǎn)子準同步參考軸,建立了基于單機二系坐標的發(fā)電機模型。分析表明,在大、小擾動情況下該模型都適用,且保留功角作為穩(wěn)定

3、判據(jù)的特性,能方便地適用于現(xiàn)實的功角穩(wěn)定控制。
　　 針對靜態(tài)功角穩(wěn)定分析及穩(wěn)定裕度評估問題,分析發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的功角穩(wěn)定性分析方法或者依賴于系統(tǒng)狀態(tài)量的強制性解耦,或者依賴于系統(tǒng)的精確模型和參數(shù),在非線性的電力系統(tǒng)狀態(tài)變化后容易失效。借鑒運動力學空間中靜態(tài)穩(wěn)定的物理概念,將電力系統(tǒng)全映射到彈性力學空間,以便直觀地理解多機系統(tǒng)的局部穩(wěn)定與全系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)系?；谠撚成?將發(fā)電機與系統(tǒng)解耦并進行了靜態(tài)功角穩(wěn)定性分析。利用廣域測量系統(tǒng)對節(jié)點

4、狀態(tài)量的實時測量,可得到實用化的穩(wěn)定判據(jù)和穩(wěn)定裕度指標。
　　 數(shù)字電液調(diào)速系統(tǒng)投運后,一次調(diào)頻的實際效果有時并不理想,主要問題是一次調(diào)頻能力不足和出現(xiàn)振蕩。通過對實際功頻調(diào)節(jié)控制的理論分析發(fā)現(xiàn),在電網(wǎng)側(cè)發(fā)生突變擾動時,功率輸出控制環(huán)節(jié)的動態(tài)調(diào)節(jié)過程表現(xiàn)為前饋開環(huán)控制特點,使一次調(diào)頻初期出現(xiàn)“反調(diào)”,并引發(fā)過程振蕩;而靜態(tài)調(diào)節(jié)或以給定值主導調(diào)節(jié)時,則主要表現(xiàn)為閉環(huán)反饋控制特點,使一次調(diào)頻靜態(tài)調(diào)節(jié)能力下降,并使區(qū)域系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性降

5、低。仿真結(jié)果證明了定性分析和定量分析結(jié)果的正確性。
　　 振蕩源和振蕩起因問題是目前共振型低頻振蕩研究的主要問題。分析發(fā)現(xiàn),當電網(wǎng)側(cè)發(fā)生振蕩功率擾動時,實際的汽輪發(fā)電機組功頻控制方式會使機械功率阻尼降低。當擾動頻率接近共振頻率時,會引發(fā)機械功率共振?；诘湫蛥?shù)模型的仿真研究除證實了上述分析的正確性外,還表明若系統(tǒng)中某些機組共振頻率相近,在小擾動下引起的振蕩可能在機組間耦合放大;功率限幅環(huán)節(jié),會使非等幅振蕩變成等幅、變頻的低頻振

6、蕩模式。
　　 針對發(fā)電機穩(wěn)定控制的阻尼方式,研究分析發(fā)現(xiàn),現(xiàn)有控制阻尼是一種被動意義上的阻尼。它與轉(zhuǎn)速偏差同相位,并不減小不平衡力矩,若擾動能量不耗盡,則不能消除振蕩。因此,為抑制強迫性振蕩,提出了一種減小不平衡力矩的主動阻尼方式,并比較了兩種阻尼控制的效果。理論分析表明附加主動阻尼控制后的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子角振幅都較小?；谶@兩種阻尼原理進行了調(diào)速側(cè)電力系統(tǒng)穩(wěn)定器的設計。仿真結(jié)果表明,基于主動阻尼的控制器對電網(wǎng)側(cè)擾動引起的共振型低頻