發(fā)布時間：2019-07-13 18:28

【摘要】：實際系統(tǒng)中多次發(fā)生一次調頻過程不穩(wěn)定導致的超低頻頻率振蕩事件,在機理和表現(xiàn)上與傳統(tǒng)的低頻振蕩存在顯著區(qū)別。超低頻頻率振蕩屬于頻率穩(wěn)定的范疇,單機單負荷系統(tǒng)是研究該問題的最簡系統(tǒng)。基于單機單負荷系統(tǒng)研究了超低頻頻率振蕩的振蕩頻率、阻尼、振蕩表現(xiàn)等關鍵特征。解析推導了簡化模型下的振蕩頻率和阻尼并分析其影響因素。引入伯德圖方法分析詳細模型下的振蕩頻率和阻尼,幅值交接頻率、相角裕度分別與振蕩頻率、阻尼比對應。證明了阻尼轉矩法在分析原動系統(tǒng)阻尼特性時的適用性。采用相量圖方法說明超低頻頻率振蕩中機械功率的振蕩幅度大于電磁功率。
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圖片說明： d·s－1)實際阻尼比ωcγ20．3000．3052－0．05890．3105－0．06380．6870．307500．307501．1000．30870．06180．30170．06902．2．2利用伯德圖分析參數(shù)對頻率和阻尼的影響系統(tǒng)的伯德圖由各個環(huán)節(jié)伯德圖相加得到，因此利用伯德圖可以方便地分析不同環(huán)節(jié)、不同參數(shù)對各自幅頻特性、相頻特性曲線的影響，通過幅值交接頻率和相角裕度的變化分析其對振蕩頻率和阻尼比的影響。下面給出兩個用伯德圖分析振蕩頻率和阻尼比的示例。首先分析水輪機水啟動時間常數(shù)TW的影響。水輪機的傳遞函數(shù)如式(3)所示，圖2給出了不同TW下水輪機環(huán)節(jié)的伯德圖。從圖中可以看出，在振蕩頻率附近，TW對幅值的影響非常小，對相位的影響較大:隨著TW增大，幅頻曲線略有上移，相頻曲線下移。由于總幅頻特性曲線在ωc處斜率小于0，因此幅頻曲線上移會導致ωc略有增加，即振蕩頻率略有增加;相頻特性曲線在ωc處斜率小于0，因此ωc增加導致相角裕度減小，再加上相頻曲線下移，進一步減小相角裕度，，阻尼比減校附錄A圖A3給出了時域仿真得到的TW與振蕩頻率和阻尼的關系，仿真結果顯示隨著TW增大，振蕩頻率和阻尼均減校對阻尼的分析與利用伯德圖分析得到的結果一致。但伯德圖方法對頻率的分析結果有誤差，該誤差主要是因為只有在零阻尼的情況下，ωc才與振蕩頻率嚴格相等，其他情況下阻尼比會引起誤差。當參數(shù)對頻率的影響很小而對阻尼影響很大時，阻尼比產(chǎn)生的誤差相對于ωc本身的變化變得不可忽略，此時對頻率變化趨勢的判斷就會出現(xiàn)偏差。但是，發(fā)生該種情況時說明參數(shù)對頻率的影響較小，對結果的影響不大。下面分析調速器積分常數(shù)KI的影響。和KI相關環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)為(KDs2+K
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圖片說明： 猗鵲绱毆β市。嘁掄嫜芯恐猩踔梁雎緣魎?器和原動機環(huán)節(jié)，機械功率恒定。與低頻振蕩不同，有功頻率控制過程中發(fā)生超低頻振蕩時，機械功率振幅大，電磁功率振幅小，屬于機械振蕩。該振蕩形式和低頻振蕩不同，低頻振蕩為機電振蕩，電磁功率的振幅比機械功率大。本節(jié)基于單機單負荷系統(tǒng)研究超低頻頻率振蕩中功率的表現(xiàn)。對式(1)所述的發(fā)電機轉子運動方程進行Laplace變換后變?yōu)轭l域形式，即TJsΔω=－Gm(s)Δω－(KL+D)Δω(13)根據(jù)式(13)可得轉速、電磁功率與機械功率間的相量關系。零阻尼振蕩時的相量圖如圖3所示。由相量圖可以看出，零阻尼振蕩中ΔPm是相互垂直的兩個相量ΔPe與jωdTJΔω的和相量，因此ΔPm的長度比ΔPe長。相量長度和振幅對應，因此機械功率的振幅比電磁功率的振幅要大。弱阻尼情況下，sTJΔω=(σ+jωd)TJΔω和ΔPe相量不再嚴格垂直，但兩者之間的夾角偏離90°不遠，ΔPm的長度仍然比ΔPe長，機械功率振幅比電磁功率振幅大。阻尼比很大時，上述分析不一定成立，但實際系統(tǒng)運行中主要關注弱阻尼零阻尼的情況。這是超低頻頻率振蕩和低頻振蕩的一個顯著區(qū)別，低頻振蕩是一種機電振蕩現(xiàn)象，而超低頻頻率振蕩則更顯著地表現(xiàn)為機械功率的振蕩或機械振蕩。圖3零阻尼振蕩中的相量關系圖Fig．3Phasordiagraminzerodampedoscillation在相位上，忽略網(wǎng)損和負荷的電壓調節(jié)效應時，電磁功率ΔPe與轉速Δω同相，提供正阻尼。ΔPm在Δω軸上的投影代表ΔPm提供的阻尼，投影為正對應負阻尼，投影為負對應正阻尼，具體阻尼的性質和原動系統(tǒng)的相位滯后有關，由于原動系統(tǒng)輸入量是－Δω，因此比較機械功率ΔPm和－Δω的相位關系，ΔPm滯?
【作者單位】： 清華大學電機工程與應用電子技術系;電力系統(tǒng)及發(fā)電設備控制和仿真國家重點實驗室清華大學;中國南方電網(wǎng)電力調度控制中心;
【基金】：國家自然科學基金資助項目(51377002) 中國南方電網(wǎng)有限責任公司科技項目~~
【分類號】：TM712

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本文編號：2514196