【摘要】：實(shí)際系統(tǒng)中多次發(fā)生一次調(diào)頻過程不穩(wěn)定導(dǎo)致的超低頻頻率振蕩事件,在機(jī)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(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)是研究該問題的最簡系統(tǒng)�；趩螜C(jī)單負(fù)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(guān)鍵特征。解析推導(dǎo)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(xì)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(duì)應(yīng)。證明了阻尼轉(zhuǎn)矩法在分析原動(dòng)系統(tǒng)阻尼特性時(shí)的適用性。采用相量圖方法說明超低頻頻率振蕩中機(jī)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(shí)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(duì)頻率和阻尼的影響系統(tǒng)的伯德圖由各個(gè)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(duì)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(duì)振蕩頻率和阻尼比的影響。下面給出兩個(gè)用伯德圖分析振蕩頻率和阻尼比的示例。首先分析水輪機(jī)水啟動(dòng)時(shí)間常數(shù)TW的影響。水輪機(jī)的傳遞函數(shù)如式(3)所示，圖2給出了不同TW下水輪機(jī)環(huán)節(jié)的伯德圖。從圖中可以看出，在振蕩頻率附近，TW對(duì)幅值的影響非常小，對(duì)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(huì)導(dǎo)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(dǎo)致相角裕度減小，再加上相頻曲線下移，進(jìn)一步減小相角裕度，，阻尼比減校附錄A圖A3給出了時(shí)域仿真得到的TW與振蕩頻率和阻尼的關(guān)系，仿真結(jié)果顯示隨著TW增大，振蕩頻率和阻尼均減校對(duì)阻尼的分析與利用伯德圖分析得到的結(jié)果一致。但伯德圖方法對(duì)頻率的分析結(jié)果有誤差，該誤差主要是因?yàn)橹挥性诹阕枘岬那闆r下，ωc才與振蕩頻率嚴(yán)格相等，其他情況下阻尼比會(huì)引起誤差。當(dāng)參數(shù)對(duì)頻率的影響很小而對(duì)阻尼影響很大時(shí)，阻尼比產(chǎn)生的誤差相對(duì)于ωc本身的變化變得不可忽略，此時(shí)對(duì)頻率變化趨勢(shì)的判斷就會(huì)出現(xiàn)偏差。但是，發(fā)生該種情況時(shí)說明參數(shù)對(duì)頻率的影響較小，對(duì)結(jié)果的影響不大。下面分析調(diào)速器積分常數(shù)KI的影響。和KI相關(guān)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?mèng)u?器和原動(dòng)機(jī)環(huán)節(jié)，機(jī)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(shí)，機(jī)械功率振幅大，電磁功率振幅小，屬于機(jī)械振蕩。該振蕩形式和低頻振蕩不同，低頻振蕩為機(jī)電振蕩，電磁功率的振幅比機(jī)械功率大。本節(jié)基于單機(jī)單負(fù)荷系統(tǒng)研究超低頻頻率振蕩中功率的表現(xiàn)。對(duì)式(1)所述的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)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(zhuǎn)速、電磁功率與機(jī)械功率間的相量關(guān)系。零阻尼振蕩時(shí)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(gè)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(duì)應(yīng)，因此機(jī)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(yán)格垂直，但兩者之間的夾角偏離90°不遠(yuǎn)，ΔPm的長度仍然比ΔPe長，機(jī)械功率振幅比電磁功率振幅大。阻尼比很大時(shí)，上述分析不一定成立，但實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)行中主要關(guān)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(gè)顯著區(qū)別，低頻振蕩是一種機(jī)電振蕩現(xiàn)象，而超低頻頻率振蕩則更顯著地表現(xiàn)為機(jī)械功率的振蕩或機(jī)械振蕩。圖3零阻尼振蕩中的相量關(guān)系圖Fig．3Phasordiagraminzerodampedoscillation在相位上，忽略網(wǎng)損和負(fù)荷的電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)時(shí)，電磁功率ΔPe與轉(zhuǎn)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(duì)應(yīng)負(fù)阻尼，投影為負(fù)對(duì)應(yīng)正阻尼，具體阻尼的性質(zhì)和原動(dòng)系統(tǒng)的相位滯后有關(guān)，由于原動(dòng)系統(tǒng)輸入量是－Δω，因此比較機(jī)械功率ΔPm和－Δω的相位關(guān)系，ΔPm滯?
【作者單位】： 清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系;電力系統(tǒng)及發(fā)電設(shè)備控制和仿真國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué);中國南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心;
【基金】：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51377002) 中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司科技項(xiàng)目~~
【分類號(hào)】：TM712

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本文編號(hào)：2514196