UPFC抑制电力系统强迫振荡研究文献综述

 2022-11-01 13:47:14

文献综述(或调研报告):

本次毕业设计需主要调研有关四个方面的内容。第一,电力系统强迫振荡分析;第二,电力系统稳定性分析的一般分析方法;第三,UPFC控制器的基本建模方法和仿真方法;第四,UPFC控制器的主要控制策略。针对上述几个方面,在深刻领会任务书要求的基础上,对其展开了一定量的文献调研,目前已查阅相关文献25篇,其中,中文文献20篇,外文文献5篇,现综述如下:

  1. 电力系统强迫振荡分析

目前已有的研究情况显示,电力系统中出现低频振荡的起因主要有两方面:首先,由于系统调节器的作用,基于线性系统理论可知,系统的特征根发生变化且产生附加的负阻尼,抵消了系统的固有正阻尼,导致增幅振荡。其次,系统的输入或扰动信号与系统的自然频率存在某种特定关系时会诱发谐振[1]。本文主要研究的即第二种情况。

(1)强迫振荡形成机理

文献[2]~[6]均包含了强迫振荡形成的现象、机理、分析方法。其中,文献[2]详细介绍了强迫振荡的形成机理,并细致地作了一个算例分析,给出简单的网络中强迫振荡计算方法和参数解读。此外该文还总结了阻尼和扰动源等因素对强迫振荡情况的影响,为强迫振荡的理论分析展开了基础性的研究及总结。但这篇文章对于强迫振荡的抑制过程提及较少,更多地把目光放在了强迫振荡产生的原因与现象中。

而文献[3]重点研究了强模式谐振条件下,一个模式作为周期性扰动作用于另一个模式而引起系统强迫功率振荡的机理,该文以强模式谐振诱发的强迫功率振荡为题,在振荡模式匹配、模式谐振点和谐振模式对辨识、强迫功率振荡响应解析和类型判别等方面,开展了一些基础性的研究。文献[4]则重点讨论了带储能环节的双馈异步风机并网中产生的强迫振荡问题,针对风机系统进行了相关建模和仿真,结合常规强迫振荡机理进行分析。文献[5]针对多机系统中的强迫振荡问题,采用复模态叠加方法推导了多机电力系统强迫功率振荡的稳态响应结果,并分析了其振荡条件和主要影响因素,该文在理论推导方面做了较为深刻的研究。

(2)强迫振荡的监测与抑制

文献[6]提出了基于WAMS数据的低频振荡辨识方法,利用处理后的数据构造Hankel矩阵,通过特征值分解、奇异值分解得到系统的随机状态模型,对状态矩阵进行特征值分解,最终得到系统低频振荡模式参数,得到强迫振荡机理的振荡判据。文献[7]与文献[6]类似,运用了WAMS(wide-area monitoring systems)广域监测系统着力于强迫振荡对于电力系统的影响,系统发生强迫振荡和谐振的条件,如何检测强迫振荡做出了一定的研究。文献[5]和[8]都提到了增加系统阻尼的方式进行强迫振荡的抑制,文献[5]重点研究了一套储能阻尼控制器来实现增加阻尼的目的,仿真结果表明该策略有一定效果,但还有一定的研究空间。文献[8]在基于UPFC抑制低频振荡的基础上,结合了模糊控制器,对系统的阻尼控制进行了优化,取得了较好的抑制效果。

  1. 电力系统稳定性分析方法

随着我国电力系统的规模日益扩大,系统网络中时而出现低频振荡现象,威胁到电力系统安全稳定运行,因此,如何优化当前针对大型电力系统的稳定分析方法显得尤为重要。

电力系统低频振荡分析方法主要有:特征值分析法、小干扰分析法、时域仿真法、正规型理论方法、基于受扰轨迹的分析方法。[8]而文献[9]~[12]均涉及到了较为常用的特征值分析法和小干扰分析法。其中,针对当前大型电力系统特征根计算困难的问题,文献[9]通过借鉴现有的算法和软件,采用了当前最新和最具效率的稀疏特征值算法之一:隐式重启动Anroldi算法。并通过应用稀疏技术使软件在系统计算规模上不再受限,并且较好地解决了漏根的问题。而文献[8]利用李雅谱诺夫能量函数法,对系统振荡后稳定性进行了分析并提出了判据。进一步地,还结合理论分析,提出利用FACTS与PSS联合进行低频振荡阻尼调节的方法。

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