汽輪機(jī)側(cè)抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國電力事業(yè)的蓬勃發(fā)展，電力行業(yè)已進(jìn)入特大容量機(jī)組、特高壓、智能化、大電網(wǎng)的新發(fā)展階段，電網(wǎng)互聯(lián)水平越來越高，電力線路傳輸?shù)木嚯x越來越遠(yuǎn)，電力系統(tǒng)的運(yùn)行條件也因此變得日趨復(fù)雜和惡劣，低頻振蕩頻繁發(fā)生，已成為影響聯(lián)絡(luò)線功率傳輸能力和電網(wǎng)安全性的重要因素之一。目前，對低頻振蕩的監(jiān)測主要是利用 WAMS（廣域測量系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的狀態(tài)監(jiān)測及分析，并進(jìn)行由面及點(diǎn)的振蕩源定位。但這種定位方法需要的數(shù)據(jù)量大、計(jì)算量大，主要側(cè)重于事后的故障分析，難

2、以做到實(shí)時(shí)定位。抑制措施則主要是通過在發(fā)電機(jī)組勵磁系統(tǒng)上附加PSS（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器）裝置，增加電力系統(tǒng)的阻尼，但是這種方法只能對某種特定振蕩模式的低頻振蕩進(jìn)行抑制，不能完全消除低頻振蕩，對共振（強(qiáng)迫）型低頻振蕩的抑制更是無能為力。
　　在這種情況下，基于機(jī)械電磁力矩耦合的原理，本文提出了一種在汽輪機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)低頻振蕩監(jiān)測及抑制的新思路，該方法在汽輪機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)低頻振蕩監(jiān)測，并利用汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對低頻振蕩的輔助抑制。為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，本

3、文構(gòu)建了包含汽輪機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電力系統(tǒng)整體數(shù)學(xué)模型，基于機(jī)械阻尼轉(zhuǎn)矩分析從理論上定性定量地分析了汽輪機(jī)及其調(diào)節(jié)系統(tǒng)各環(huán)節(jié)與電力系統(tǒng)穩(wěn)定性之間的耦合關(guān)系，探討了調(diào)門流量曲線非線性以及控制模式改變對機(jī)電系統(tǒng)阻尼的影響，更進(jìn)一步提出了一種基于電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)參數(shù)整定方法。為檢驗(yàn)理論分析結(jié)果，本文建立了多機(jī)電網(wǎng)模型下的機(jī)網(wǎng)耦合小擾動穩(wěn)定性分析平臺，模擬各環(huán)節(jié)參數(shù)變化、控制模式變化以及調(diào)門流量曲線非線性引起的系統(tǒng)阻尼變化，證明

4、了模型和方法的正確性。在理論分析的基礎(chǔ)上，本文提出了從汽輪機(jī)側(cè)實(shí)現(xiàn)低頻振蕩監(jiān)測與抑制的總體思路以及關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)。
　　在汽輪機(jī)側(cè)低頻振蕩監(jiān)測技術(shù)研究方面，基于強(qiáng)迫型及負(fù)（弱）阻尼型低頻振蕩在波形上存在的差異，本文介紹了一種基于包絡(luò)線形態(tài)不同的振蕩模式區(qū)分方法，并以能量函數(shù)法實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)側(cè)的強(qiáng)迫型低頻振蕩源定位，以TLS-ESPRIT技術(shù)和阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法實(shí)現(xiàn)負(fù)（弱）阻尼低頻振蕩源定位，模擬仿真結(jié)果表明該方法切實(shí)可行。為抑制低頻振蕩，

5、本文提出了一種以有功功率作為控制信號，以相位補(bǔ)償法作為工作原理的GPSS設(shè)計(jì)方案，并給出了相應(yīng)控制參數(shù)的整定方法，分析了其可有效抑制的振蕩頻率范圍。仿真結(jié)果表明該穩(wěn)定器不僅對負(fù)（弱）阻尼低頻振蕩有較好的抑制效果，對共振（強(qiáng)迫）型低頻振蕩也有一定的抑制作用。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，本文設(shè)計(jì)研制了一套汽輪機(jī)側(cè)低頻振蕩監(jiān)測及抑制系統(tǒng)，數(shù)值實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其可實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)側(cè)的低頻振蕩監(jiān)測報(bào)警、模態(tài)分析、振蕩源定位，并可對低頻振蕩進(jìn)行輔助抑制，