PDF《全过程励磁控制对电力系统暂态稳定性的影响》

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2 全过程励磁控制对电力系统暂态稳定性的影响 张静1 ,李志强1 ,何凤军1 ,赵红光2 ,濮钧1 ,刘取1 ( 1. 中国电力科学研究院,北京市

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2. 南瑞集团公司( 国网电力科学研究院) ,江苏省南京市

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0 6 ) 摘要:为了充分挖掘励磁系统在提高电力系统暂态稳定性方面的潜力, 文中研究和改进了暂态过 程五阶段励磁控制策略, 基于电力系统分析综合程序( P S A S P) 建立了全过程励磁控制模型, 并将 其应用到实际大规模电力系统中的多台发电机上.对四川电网及晋豫鄂特高压联络线近端不同故 障情况下的仿真分析表明, 全过程励磁控制能很好地降低故障后功角第1摆的摆幅, 稳定电网电压 水平, 并由此对整个故障恢复过程起到积极作用, 有效地提升电力系统的暂态稳定性. 关键词:暂态过程;

励磁控制;

电力系统稳定;

仿真分析 收稿日期:

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修回日期:

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2 1. 国家自然科学基金资助项目(

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国家电网公司大电 网重大专项资助项目 ( S G C C G MP L G

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已申请国家 发明专利( 申请号:

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5 ) .

0 引言 电力系统失去暂态稳定性可能导致停电故障, 并有可能逐步发展到整个 系统崩溃、 大面积停电. 在提高系统暂态稳定性的措施中, 发电机的励磁控 制有独特的优势[

1 G 2] : ①效果显著, 它能以毫瓦级的 功率控制兆瓦级的发电机出力;

②工程上容易实现, 投资低;

③它是分散装置, 个别机组励磁控制故障, 不至于对整个系统造成重大影响. 以往用励磁控制提高暂态稳定性时, 片面强调 短路期间强行励磁的高顶值及快速性[ 3] .但短路的 快速切除, 以及短路期间发电机与外部联系阻抗大 幅增加, 使得强行劢磁效果不够明显. 随着控制理论的发展, 出现了一些新的用于提 高暂态稳定性的励磁控制方法[

4 ] , 如最优变目标控 制、 非线性多变量控制、 非线性自适应控制、 变结构 控制等[

5 G

8 ] .然而, 这些控制方法普遍存在着计算复 杂、 不能适应系统运行状态的变化、 对电力系统的简 化和假设不合理[ 9] 等问题. 从短路切除至功角摆到其峰值的这段时间, 励 磁控制作用最有效, 而通常的强行励磁, 在机端电压 恢复至额定值时就会返回, 错 失了最有效的时机. 事实上, 在功角摆到第1摆最大值之前, 强行励磁都 能够增大制动转矩, 提高暂态稳定性.一般而言, 从 故障切除到功角达到最大值的时间远大于从故障切 除到机端电压升高到额定值的时间[

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1 2 ] .因此, 强 行励磁在提高暂态稳定性方面还有很大潜力. 基于上述思想, 文献[

1 3] 提出了暂态稳定励磁 控制( t r a n s i e n t s t a b i l i t ye x c i t a t i o nc o n t r o l , T S E C) , 其控制逻辑相对简单, 适应性不强.文献[

1 4] 提出 的暂 态励磁增强(transiente x c i t a t i o n b o o s t i n g , T E B) 是一种针对特殊条件的开环控制, 没有反馈控 制, 不能自动适应系统条件的改变, 并且需要远端传 输信号, 降低了可靠性[

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1 6] . 与TSEC和 T E B相比, 文献[ 3] 提出的全过程 励磁控制是在五阶段理论指导下设计的, 适应性更 广, 动作更正确, 除了能改善第1摆稳定性外, 也能 兼顾后续振荡型稳定性及事故后静态稳定性. 五阶段理论是指把暂态过程分为5个阶段, 在 每个阶段采取不同的励磁控制策略.第1阶段是指 从短路发生到短路切除的过程;