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基于电气剖分网络的阻尼特性与低频振荡抑制对策研究

刘志坚  
【摘要】: 电力系统低频振荡的主要原因是系统中存在弱阻尼的机组。机组阻尼特性决定于机组内部结构与参数,以及机组所面对的外部网络运行工况。如何正确掌握运行于不同网络工况环境下的机组的阻尼强弱程度及导致机组弱阻尼的原因,是拟定抑制低频振荡合理措施的前提和必备条件。论文在考虑机组外部网络运行工况的条件下如何正确分析机组的等效阻尼系数、如何准确定位出影响机组阻尼特性的主要或关键供电路径、如何从机网协调的角度改善系统阻尼特性、如何通过合理的运行调度对策加强危险工况下抑制低频振荡的能力等方面,进行了比较深入的研究。 对实际电力系统,某一机组所面对的外部网络虽然规模庞大,但真正对该机组阻尼特性产生影响的只是该机组及其所能供给负荷涉及的部分网络。如能从此部分网络中正确掌握该机组输送电能的局部源流路径工况信息,则就可以将大规模电网的高维阻尼特性分析问题分解为针对若干单一机组进行的低维阻尼特性分析问题。基于此思路,本文利用电力网络源流路径电气剖分理论,对研究机组输送电能的路径进行电气剖分,得到反映该机组局部源流路径工况的电气剖分子网络。立足该子网络,推导了考虑研究机组局部源流路径工况的等效阻尼系数计算公式,为进一步研究考虑网侧工况的阻尼问题提供了理论基础。 由于计算等效阻尼系数时的机组局部源流路径工况是由多个电气剖分子路径链的子工况构成的,为衡量不同电气剖分子路径链对等效阻尼系数的正负影响及其程度,以及不同子路径链参数对等效阻尼系数变化的灵敏性,本文定义了电气剖分子路径链的阻尼影响权重指标,并给出了等效阻尼系数关于电气剖分子路径链电抗和相对相位角的灵敏度。这些信息有助于正确掌握引起机组弱阻尼的外部网络关键原因,从而有助于利用网侧调控措施来改善机组阻尼特性。机网侧阻尼协调控制是解决低频振荡的有力措施之一。利用局部源流路径电气剖分方法得到弱阻尼机组,并分析得到机组阻尼削弱的网侧主要因素,有针对性地实施机网侧协调调控。论文引入阻尼满意度评测函数,有利于将工程经验与理论分析结合起来,在减小寻优代价的同时,得到令人满意的控制效果。 电网规模的不断扩大以及风电等不确定电源入网比重的逐步加大,有可能增加引起低频振荡危险性工况变动出现的几率。本文最后针对高峰期电网负荷超预测增长、关键线路检修或停运、低谷期风电入网功率超常增大、一二次调频失常等危险工况,通过关键机组阻尼特征变迁动向的分析,从运行调度的角度提出了低负荷水平和高负荷水平时的对策以抑制低频振荡。 本文工作得到国家自然科学基金项目“源流路径电气剖分理论及其在电网调度中的应用”(项目编号:50477008)和“含间歇式电源的大型电力系统绿色能效协联优化理论研究”(项目编号:50877014)的资助。


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