摘要：电力系统动态稳定性是由调节装置组成的相互作用的系统，电力系统动态稳定性包括各种自动装置动态调节过程，当然这种调节可能对电力系统稳定性产生巨大影响，如快速高倍数励磁系统导致系统产生负阻尼，动态系统负阻尼的稳定器调节时可能会导致低频振荡，通过PSS抑制低频振荡以及动态电力系统稳定性建模，动态电力系统控制系统会大大提升电网稳定性的裕度。
关键词：振荡模式小信号稳定。电力系统动态控制稳定性；同步电机。
1.电力系统动态稳定性
动态电力系统稳定性，考虑电力系统自动调节装置的作用。动态电力系统稳定性包括动态快速励磁系统，控制因快速响应导致的动态系统负阻尼，通过PSS抑制动态负阻尼引起的低频振荡，分析了动态电力系统模型对动态电力系统稳定性的影响。影响电力系统稳定性原因很复杂，一种因暂态故障引起的不稳定，如雷击引发的电力系统极端脉冲的波形，另一种由极端的情况电力系统动态变化引起的不稳定变化，如电力系统振荡导致几分钟以上缓慢的相互作用。电力系统不稳定性的表现形式很多，因系统阻抗改变导致的环路电流不稳定，当系统网络中参数变化，系统网络中相应的零极点及系统振荡频率发生相应的改变。同步机群特性构成的电力系统功角不稳定，当不计入调节器作用，电力系统稳定性归类为静态稳定性、暂态稳定性。当计入调节器作用后，电力系统属于动态稳定性。这种动态稳定性是相互影响的，而快速高倍数响应的AVR调节器可能导致出现负阻尼，电力系统负阻尼导致振荡。
2.电力系统稳定控制工程存在问题
电力系统稳定研究的精髓是系统内同步发电机之间的振荡，控制同步发电机之间的振荡是电力系统稳定的核心问题。目前大部分工程应用都不考虑发电机相关调节装置的作用，采取的是对应故障类型切机切负荷的措施。传统的模型电网稳定性的判据李雅普诺夫函数法，即俗称等面积法则，在实际电力系统中，过于简单，因为实际模型是非线性的，使用线性的等面积法则无法精确表达电力系统模型，导致误差巨大。
3.电力系统稳定研究建模
电力系统振荡时间在1-160秒之间，扰动导致频率变化范围为0.1hz~2hz，扰动导致频率问题都可以使用简化的动态模型表示。研究电力系统振荡需要建立的系统模型，由于存在电力电子等设备，该模型数学表达为非线微分方程，所以把这种模型的响应和激励细分，，电力系统的实际情况也是非线性的组合，而传统切换线性规则是取决于状态变量，状态空间平均法可以避免时变性，但由于状态空间法已经经过了滤波，模型会有误差。电力系统稳定性取决于扰动严重程度，电力系统在受到扰动保持同步运行的能力，称为小信号稳定及暂态稳定。
4.同步发电机稳定性
同步发电机稳定性主要靠调速器及自动电压调节器，调速器控制有功功率，AVR控制无功功率，如果让AVR调节中作用增强，AVR的调节响应速度需要非常块，而这种快速响应需要放大反馈系数，而这种被放大了反馈系数的快速响应在特定情况下会使得系统变为负阻尼系统，会导致机组的振荡加剧。为了避免快速响应导致振荡，目前AVR的快速响应除了提高放大倍数，并且加入了发电机的转速信号、键相脉冲等辅助控制，通过这些辅助信号增加调速的响应可靠性。
5.动态补偿器对电力系统稳定性影响
通过动态补偿器的加入使用，使得电力系统的阻尼整体增加，这种设备被称为电力系统稳定器，现场运行经验反馈，稳定控制器也会导致发电机涡轮动力与发电机电磁力之间相互作用，这种作用是动态相互影响，最终产生不稳定的扭转，最新研究当稳定器不要使用发电机的功率与速度的信息，即稳定器激励模式对增益不敏感时，这使得发电机获得更大的阻尼模态，在严重的瞬态条件下可以缓冲机组转速度与功率之间的关系。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆稳定器的输出至关重要，稳定器通过调节发电机机端电压，使发电机电气扭矩与同步发电机转速变化相一致。在严重故障期间因发电机的摆动导致电压不受控制。需要某些措施来限制发电机机端电压，使得稳定器限制机端电压的不超过安全值。这种电压限制器在工程中非常有用，使用这类型电压限制器后，减弱了因涡轮动力变化导致的发电机的机端电压不稳定振荡。
6.液压调速阀对系统稳定性的影响
汽轮机液压调速阀，通过分析电厂记录，发电机的扭矩不稳定是电力系统稳定器引起的。需要一个扭转过滤器来抑制这种不稳定振荡，调速控制器设置相对应的瞬态变量，减弱这种扭转来增加发电机稳定性，电动液压控制涡轮调速器裕度可以设计出更为激进稳定控制系统。
7.区域振荡及相位补偿器
电力系统经历扰动后，发生低频振荡，使部分发电机群之间弱连接。区域间频率振荡范围在0.1-0.9hz，而区域内振荡为0.8-2hz，区域低频振荡受涡轮动力影响，水轮机增大扭矩同时增加了转速，而汽轮机再热时间常数可能导致相位滞后并使得系统低频阻尼能力减弱，两种类型的发电机在调速器系统中加入了相位补偿器，使得发电机特性不会导致低频。快速AVR同时需要电力系统小扰动稳定性，在大扰动时快速AVR无法给出正确的响应，
8 直流传输的电力系统稳定性
直流传输系统稳定性，由米德布鲁克提出的稳定判据，电源侧阻抗与负荷的导纳乘积的奈奎斯特阻抗轨迹始终在单位圆，即可保证环流系统稳定性。由于直流输电的特殊性，由触发角度控制整流及逆变过程，换流站对附近的发动机功率影响比较大，在直流输电中扭矩的不稳定性及功率控制导致直流输电传送容量巨大，直流输电的传输网络阻尼非常大，直流输电对电压波动非常敏感，需要电压调节设备，如静态无功补偿器和同步控制器，这些补偿装置安装在换流站内。
9 分析工具
稳定性分析模型开发，非线性在电力系统暂态稳定中的使用，pscad使用特征值和特征技术用于电力系统模组态分析，其模型包含20000个网络节点3000个同步发电机，这种分析工具都可以添加AVR控制，早期电力系统稳定性模型都是本地振荡模型，在使用叠加模型后，使得AVR、调速器可以在仿真小信号电力系统稳定性同时用单机无穷大系统，大扰动模式需要计算扰动对瞬态稳定性影响，在最初的故障时产生的振荡1~5秒，降序法可以模拟断层区域故障及远处发电机群的振荡产生严重扰动，导致发电机失去同步，庞大的系统建模，通过降序模型及状态空间变换法模拟准确系统扰动。
暂态断层是实时更新动态模型，阻尼比设置，如发电机激励系统和电力系统振荡模型在动力学行是非线性的，基于线性最优化控制的鲁班性分析存在的问题是，基于小信号分析与大电网非线性系统之间存在误差。对于速度测量，在发电机转子处包含稳定补偿器，本质上是一个阶跃电路，增加了高频，获得稳定性改变。
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论文作者:吴杰,洪涛,胡玲
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：电力系统论文; 稳定性论文; 发电机论文; 动态论文; 阻尼论文; 系统论文; 稳定论文; 《电力设备》2018年第28期论文;