甘肃陇南碧成系统低频振荡的分析与治理.pdfVIP

第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 甘肃陇南碧成系统低频振荡的分析与治理 1 2 2 1 刘峻 ，行舟 ，何世恩 ，郑伟 （1.甘肃电力科学研究院； 2.甘肃电力调度通信中心） 摘要：本文分析了甘肃陇南碧成系统低频振荡的原因，用特征值分析法计算了各 发电机的参与因子和模态分布图，并对碧口水电厂机组的PSS参数进行了整定计 算，并在现场进行了系统低频振荡试验，验证了PSS对于抑制系统低频振荡的作 用。 关键词：低频振荡；PSS；治理；试验；稳定 0 简介 位于甘肃陇南的大唐碧口水电厂通过 220kV 碧成单回线并入甘肃天水主网。随着陇南 当地负荷的增加，2003 年起当碧成线负荷超过 120MW 时，系统稍有扰动或者在增加机组出 力，碧口水电厂机组、110kV 碧何线和 220kV 碧成线会出现 0.6 至 0.8Hz 的持续低频振荡且 有加剧发散的趋势而导致电网解列，只有当降低碧口机组出力，减少碧成线负荷至 110MW 以下，振荡才逐步平息。由于碧成线是碧口水电厂电力送出的主通道，这种低频振荡严重限 制了其出力并且威胁了整个陇南电网安全运行。 1 低频振荡与PSS的定义 低频振荡是发生在弱联系的互联电网之间或发电机群与电网之间或发电机群与发电机群 之间的一种有功功率振荡，其振荡频率在 0.2～2Hz 间，产生低频振荡原因一般三种：1)，系 统弱阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激而引起的自激振荡，这种振荡需要长时间 才能平息；2)，系统负阻尼时，系统发生扰动而振荡或系统发生自激而引起的自激振荡，这 种振荡振幅逐渐增大，直至达到功率平衡点后成为等幅振荡；3)，系统振荡模与某种功率波 动频率相同，引起特殊的强迫振荡，这种波动随功率波动的原因消除而消除。低频振荡会引 起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间失步而解列。 从 2003 年以来陇南电网系统的振荡情况分析，都是因 110kV 碧何线负荷发生波动而引 发的，电网在此期间并无任何故障，从振荡的特点看，属于第二类振荡的本地模式下小干扰 稳定类型，即一个发电厂机组对系统中其余机组的摇摆模式，而所谓小干扰稳定性就是指系 统遭受到小扰动后保持同步的能力，不稳定的后果是由于缺乏足够的阻尼力矩 （负阻尼效应） 而引起的增幅振荡。 - 1 - 第二十九届中国电网调度运行会收录论文全集 解决现网架结构下的低频振荡问题，目前最经济有效的手段是投入 PSS ，于是我们考虑 运用碧口水电厂＃1 （＃2 、＃3 ）机组励磁系统的PSS （电力系统稳定器）的调节能力来抑制 这种模式的低频振荡。 电力系统稳定器俗称PSS 是为了抵消系统负阻尼而在发电机励磁系统增加的附加控制环 节，它把抽取的与振荡有关的信号（如有功、转速或频率）加以处理，产生的附加稳定信号 控制励磁以对发电机转子振荡提供阻尼，从而发电机产生了抵消低频振荡的附加力矩，理论 上讲，PSS 投入后，系统阻尼将显著升高，当扰动发生后，系统摆动应迅速平息。 励磁制造厂提供的 PSS 参数一般属于典型值或简化模型设计值，如果要针对性的解决问 题，必须采用实际的网络拓朴结构和励磁系统参数进行低频振荡仿真计算取得若干组较适宜 的PSS 参数值，并最好经试验验证。 2 PSS参数的仿真计算 根据陇南电网的系统潮流分布和基本运行方式决定的电力系统模型以及碧口水电厂三 台机组励磁系统和发电机的模型，以及基于ΔP 的典型PSS 数学模型，我们进行了低频振荡 下利用 PSS 的仿真计算。采用特征根灵敏度和特征向量分析方法，在小干扰稳定系统中，采 用 5MW 冲击负荷暂态稳定计算结果和突增20MW 出力暂态计算结果取得系统低频振荡模式 下不同的系统功角和有功曲线变化，引进小干扰稳定分析取得若干组特征根，其中一组共扼 根为正，阻尼比为负，表明碧口电网区域振荡模式属于系统负阻尼增幅振荡类型，振荡频率 0.74 。根据系统状态方程里特征根灵敏度、共扼根的实部和虚部的变化，验证了采用PSS 与 否对系统振荡模中振荡频率和振荡衰减系数、阻尼比的作用效果，反过来引进 5MW 冲击负 荷暂态稳定