PSS抑制電力系統(tǒng)次同步振蕩研究.pdf

1、隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的建設(shè)，電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大，系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩和次同步振蕩的可能性也在增加。而電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power System Stabilizer， PSS)作為現(xiàn)代勵(lì)磁控制系統(tǒng)的一部分，已經(jīng)成為了抑制低頻振蕩一種經(jīng)濟(jì)有效且使用最廣泛的方法。但傳統(tǒng)PSS不能抑制次同步振蕩，甚至在某些條件下會(huì)激發(fā)次同步振蕩。另外高壓直流輸電（High Voltage Direct Current, HVDC）、靈活交流輸電(Flexible AC

2、 TransmissionSystem， FACTS)及其它非線性裝置在系統(tǒng)中的不斷應(yīng)用，也給次同步振蕩帶來(lái)了新的問題。在新的情況下設(shè)計(jì)新型的PSS，使其能在新的環(huán)境下用于抑制次同步振蕩，以及利用PSS與FACTS裝置聯(lián)合運(yùn)行抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩與次同步振蕩具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。本文以電力系統(tǒng)次同步振蕩以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定器為主線，展開了次同步振蕩的研究方法、傳統(tǒng)PSS對(duì)次同步振蕩的影響、改進(jìn)PSS的參數(shù)優(yōu)化配置方法以及PSS與FACT

3、S裝置聯(lián)合運(yùn)行等多個(gè)方面的研究，主要工作如下：
　　 1)次同步振蕩分析方法研究。分析了現(xiàn)有的次同步振蕩研究方法，評(píng)述了現(xiàn)有方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上將基于時(shí)域仿真的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法作為本文研究次同步振蕩的分析方法之一。詳盡地介紹了復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法的原理和實(shí)現(xiàn)方法，給出了其具體判據(jù)和適用范圍；針對(duì)現(xiàn)有方法的不足，提出了一種基于總體最小二乘-基于旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的信號(hào)參數(shù)估計(jì)算法(Total Least Square-Estimation o

4、f Signal Parameters via Rotational InvarianceTechniques， TLS-ESPRIT)的次同步振蕩研究方法，該方法能夠克服傳統(tǒng)分析方法難以建立非線性器件數(shù)學(xué)模型的問題，在難以獲得彈簧-質(zhì)量塊模型阻尼系數(shù)的情況下依然可以判斷次同步振蕩穩(wěn)定性，并且適用于多機(jī)系統(tǒng)分析。
　　 2)傳統(tǒng)PSS對(duì)次同步振蕩的影響研究。分析了速度反饋型PSS和功率反饋型PSS對(duì)普通交流系統(tǒng)、含SVC系統(tǒng)以及

5、含TCSC系統(tǒng)的阻尼特性影響，得出了速度反饋型PSS對(duì)次同步振蕩影響較大而功率反饋型PSS對(duì)次同步振蕩幾乎沒有影響的結(jié)論；重點(diǎn)分析了由PSS激發(fā)的次同步振蕩現(xiàn)象，從PSS輸入信號(hào)、相位補(bǔ)償特性、相對(duì)增益三個(gè)角度研究了傳統(tǒng)PSS影響次同步振蕩的機(jī)理，分析了PSS引發(fā)次同步振蕩的原因，所得結(jié)論對(duì)傳統(tǒng)PSS的參數(shù)設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義。
　　 3)改進(jìn)PSS（即為并聯(lián)結(jié)構(gòu)PSS）抑制次同步振蕩的參數(shù)優(yōu)化方法研究。提出了綜合優(yōu)化PSS相位

6、補(bǔ)償特性的思想，選取低頻段和次同步諧振頻率點(diǎn)附近具有代表性的頻率點(diǎn)，計(jì)算其理想相位補(bǔ)償角，并以此為目標(biāo)應(yīng)用遺傳算法對(duì)改進(jìn)PSS的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以取得整體上更好的相位補(bǔ)償效果；使用帶通濾波器改善PSS抑制次同步振蕩的作用，針對(duì)多個(gè)次同步振蕩頻率進(jìn)行相位補(bǔ)償。利用次同步振蕩頻率基本不會(huì)發(fā)生偏移的特點(diǎn)，結(jié)合基于時(shí)域仿真的復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法，給出了將改進(jìn)PSS的參數(shù)分為兩個(gè)部分分別進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法：先設(shè)計(jì)相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)參數(shù)，再利用復(fù)轉(zhuǎn)矩系數(shù)法獲得的阻尼信

7、息調(diào)整其放大倍數(shù)；提出了一種基于TLS-ESPRIT算法的改進(jìn)PSS參數(shù)配置方法，該方法可在無(wú)法獲得彈簧-質(zhì)量塊模型阻尼系數(shù)情況下，對(duì)含非線性器件的的多機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)PSS參數(shù)設(shè)計(jì)?；贗EEE第二標(biāo)準(zhǔn)模型驗(yàn)證了這種方法的有效性。
　　 4)改進(jìn)PSS與SVC聯(lián)合運(yùn)行抑制次同步振蕩的研究。基于Phillips-Heffron模型，從理論上推導(dǎo)了SVC能對(duì)系統(tǒng)提供正阻尼作用，設(shè)計(jì)了附加次同步阻尼控制器(SSDC)的參數(shù)，仿真結(jié)果表

8、明，SSDC能有效提高主諧振點(diǎn)附近阻尼，但可能會(huì)激發(fā)其它扭振頻率的次同步振蕩；針對(duì)SVC抑制次同步振蕩的不足，提出采用改進(jìn)PSS與SVC聯(lián)合抑制次同步振蕩的設(shè)想。仿真結(jié)果表明，兩者聯(lián)合運(yùn)行可充分彌補(bǔ)各自的不足，更有效地抑制次同步振蕩。
　　 5)改進(jìn)PSS與TCSC聯(lián)合運(yùn)行抑制次同步振蕩的研究。研究了TCSC對(duì)次同步振蕩的影響，發(fā)現(xiàn)了TCSC的“借阻尼”現(xiàn)象。討論了借阻尼現(xiàn)象對(duì)次同步振蕩的正反兩方面影響，并利用仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了TC