一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法技术方案

本发明专利技术提供了一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型中传递函数，得到传递函数的极点，分析励磁系统影响超频振荡的机理；本发明专利技术通过获取改进型四机两区系统振荡模式对应的特征值，从而分析励磁系统影响超频振荡的机理，为研究励磁系统影响超频振荡的机理提供依据，并针对忽略网损和考虑负荷的电压调节效应情况进行传递函数和阻尼转矩分析，较为详细地分析了水电机组励磁系统影响超低频振荡的机理，弥补了励磁系统抑制超低频振荡的空缺。超低频振荡的空缺。超低频振荡的空缺。

【技术实现步骤摘要】
一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法


[0001]本专利技术涉及舰载机调度领域，具体涉及一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法

技术介绍

[0002]已有对超低频振荡的研究工作大多集中于调速器和原动机构成的原动系统，国内目前防止超低频振荡的主要手段也是优化调速器参数，提高原动系统阻尼。但是，作为机械部件的调速器在实际应用中灵敏程度受到限制，频繁动作可能带来磨损等问题。此外，为了提高超低频振荡的阻尼而调整调速器参数，可能会恶化机组的一次调频响应。实际上，电力系统稳定器(power system stabilizer，PSS)和励磁系统也会对超低频振荡产生影响，并且励磁系统相较于调速器更易控制，可提供一种新的超低频振荡抑制方案。
[0003]现有技术中指出对于频率低于0.1Hz超低频振荡，一些简单实用的电力系统稳定器PSS装置已不能很好地适应新的更高的要求，在研究和分析PSS4B模型后，在超低频段提供阻尼的PSS4B型装置可以很好地达到要求，最终可以提高系统的稳定性能；另有研究了无功调制解决频率稳定的可能性，通过仿真说明了无功调制会对一次调频产生影响。
[0004]但是，目前缺乏励磁系统和电力系统稳定器PSS对超低频振荡影响过程的研究，需要进一步明确励磁系统中电力系统稳定器PSS抑制超低频振荡的机理，为使用PSS和励磁控制抑制超低频振荡提供方向和理论依据。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，通过分析励磁系统影响超低频振荡的机理，创新性地从耦合有功频率控制和无功电压控制的角度进行分析，进而从耦合上述两个过程的网络损耗和负荷的电压调节效应因素分析励磁系统附加PSS影响超低频振荡阻尼的原理及过程。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，包括以下步骤：
[0008]S1、根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型；
[0009]S2、构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型；
[0010]S3、利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型分析励磁系统影响超频振荡的机理。
[0011]优选地，步骤S1具体包括以下分步骤：
[0012]S11、构建多机系统中各发电机的转子运动方程；
[0013]S12、根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数；
[0014]S13、根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数，得到等值单机
单负荷模型。
[0015]该优选方案具有以下有益效果：
[0016]构建用于分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，得到调速系统传递函数，为进一步求解改进型四机两区系统在振荡模式对应的特征值提供参数依据。
[0017]优选地，步骤S12具体包括以下分步骤：
[0018]S121、计算多机系统中各发电机输出电磁功率的偏差之和，表示为：
[0019][0020]其中，Δω为发电机转速偏差量，P
L0j
为第j个负载有功负荷额定值，Δf为多机系统频率的偏差量，K
L
为频率调节效应系数，ΔP
ei
为第i个发电机输出电磁功率的偏差，ΔP
Lj
为第j个实际的有功负荷偏差量；
[0021]S122、根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方程之和，表示为：
[0022][0023]其中，D
i
为第i个发电机的阻尼系数，T
Ji
为第i个发电机的惯性时间常数，t为时间，ΔP
mi
为第i个发电机的输入机械功率偏差；
[0024]S123、对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数。
[0025]该优选方案具有以下有益效果：
[0026]将多机系统等值为单机单负荷模型，简化分析过程。
[0027]优选地，步骤S123中传递函数表示为：
[0028][0029]其中，G
gen
(s)为等值发电机的传递函数，T
Ji
为频率调节效应系数，K
L
为频率调节效应系数，P
L0j
为第j个负载的有功负荷额定值，D
i
为第i个发电机的阻尼系数，Δω(s)为发电机转速偏差量，ΔP
m
(s)为等值发电机总的输入机械功率偏差，s为复频率。
[0030]优选地，步骤S2具体为：
[0031]利用基于电力系统稳定器的励磁控制系统的四阶模型的发电机替换基础的四机两区系统中发电机，得到改进型四机两区系统模型，并对改进型四机两区系统模型进行调参，得到改进型四机两区系统模型。
[0032]该优选方案具有以下有益效果：
[0033]构建用于分析励磁系统对超低频振荡影响的改进型四机两区系统。
[0034]优选地，步骤S2中基于电力系统稳定器的励磁控制系统的控制策略包括以下分步骤：
[0035]A1、构建电力系统稳定器的传递函数，表示为：
[0036][0037]其中，G
EX
(s)为励磁控制系统的传递函数，K
A
和T
A
分别为励磁控制的增益和时间常
数，s为复参变量。
[0038]A2、构建励磁控制系统的传递函数，表示为：
[0039][0040]其中，G
EX
(s)为励磁控制系统的传递函数，K
A
和T
A
分别为励磁控制的增益和时间常数。
[0041]优选地，步骤S3具体包括以下分步骤：
[0042]S31、在忽略电压调节效应的条件下，利用训练后的改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型对应的闭环系统传递函数，得到求解结果；
[0043]S32、根据求解结果分析励磁系统影响超频振荡的机理。
[0044]该优选方案具有以下有益效果：
[0045]通过多机系统等值为单机单负荷系统简化分析过程，并基于改进的四机两区系统进行超低频振荡模式分析，完善了励磁系统影响超低频振荡的分析方法和机理研究。
[0046]本专利技术具有以下有益效果：
[0047]根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型，与构建并训练后的带基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型，利用改进型四机两区系统模型求解等值单机单负荷模型中传递函数，得到传递函数的极点，即改进型四机两区系统振荡模式对应的特征值，从而确定超低频振荡现象出现的主要原因，为研究励磁系统影响超频振荡的机理提供依据，并针对忽略本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据多机系统构建分析超低频振荡模式的等值单机单负荷模型；S2、构建并训练基于电力系统稳定器的励磁控制系统的改进型四机两区系统模型；S3、利用训练后的改进型四机两区系统模型根据等值单机单负荷模型分析励磁系统影响超频振荡的机理。2.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下分步骤：S11、构建多机系统中各发电机的转子运动方程；S12、根据各发电机的转子运动方程计算发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数；S13、根据传递函数构建调速器与原动机构成的调速系统传递函数，得到等值单机单负荷模型。3.根据权利要求2所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S12具体包括以下分步骤：S121、计算多机系统中各发电机输出电磁功率的偏差之和，表示为：其中，Δω为发电机转速偏差量，P
L0j
为第j个负载有功负荷额定值，Δf为多机系统频率的偏差量，K
L
为频率调节效应系数，ΔP
ei
为第i个发电机输出电磁功率的偏差，ΔP
Lj
为第j个实际的有功负荷偏差量；S122、根据各发电机输出电磁功率的偏差之和计算多机系统中各发电机的转子运动方程之和，表示为：其中，D
i
为第i个发电机的阻尼系数，T
Ji
为第i个发电机的惯性时间常数，t为时间，ΔP
mi
为第i个发电机的输入机械功率偏差；；S123、对多机系统中各发电机的转子运动方程之和进行拉普拉斯变换，得到发电机输出电磁功率的偏差与发电机转速偏差量间传递函数。4.根据权利要求3所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，步骤S123中传递函数表示为：其中，G
gen
(s)为等值发电机的传递函数，T
Ji
为频率调节效应系数，K
L
为频率调节效应系数，P
L0j
为第j个负载的有功负荷额定值，D
i
为第i个发电机的阻尼系数，Δω(s)为发电机转速偏差量，ΔP
m
(s)为等值发电机总的输入机械功率偏差，s为复参变量。5.根据权利要求1所述的水电机组励磁系统影响超低频振荡的分析方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余锐，卿泉，蒋航，张宇栋，杜继成，刘佳钰，罗卫华，
申请(专利权)人：国家电网公司西南分部，
类型：发明
国别省市：