大规模交直流互联系统低频振荡分析-陈陈.ppt

大规模交直流互联系统 低频振荡分析,陈 陈 教授 上海交通大学 电气工程系,SJTU,2019/6/6,主要内容,SSAP软件包介绍,SSAP软件中的建模方法及特征值算法,SSAP用于三广交直流互联系统低频振荡分析,2019/6/6,SSAP软件包介绍,SSAP英文全称： Small Signal Stability Analysis Package （小信号稳定性分析软件包 ） SSAP开发环境： 采用最新的面向对象分析和设计方法设计，用UML（统一建模语言）描述软件模型，并应用Visual C+ 6.0和Compaq Visual Fortran 6.0作为开发平台，结合基于Fortran 90的标准ISML和CXML函数库，使用C+和FORTRAN混合编程方式开发。,2019/6/6,SSAP软件包介绍,SSAP数据格式 自定义格式数据 BPA格式潮流和动态数据（*.dat, *.pfo, *.swi） SSAP模型库 同步发电机、负荷、电压变送器、励磁系统（包括PSS）、HVDC（包括控制系统）等动态模型 SSAP计算流程 导入原始数据形成节点导纳阵形成状态阵特征值和特征向量分析模态分析结果处理和输出,2019/6/6,SSAP软件包介绍,计算规模 理论上可以很大，已在1227节点、增广状态矩阵约4000阶，状态变量约1200个的系统测试成功。并成功运用于三广直流及两端交流系统的互联系统低频振荡分析，计算系统包括华中、川渝以及南方电网，系统中有233台等值发电机（绝大部分采用详细Park模型）、1897条母线、状态变量约2700个,2019/6/6,建模方法及特征值算法,建模方法：统一元件连接建模法（UCM） 基本思路 将电力系统划分为一系列元件的组合，而不再对元件之间的相关性进行限制。在建模过程中，所有的元件先对自身参数初始化，其后根据原始数据中的拓扑信息找到和自身相连的元件，将自身的标识号通知该元件，若有必要的话从与自身相关的元件获取计算本身状态矩阵所需的参数，再生成UCM统一格式的自身状态方程组和输出方程组，最后在整合各元件模型为全系统增广状态矩阵时，将自身状态方程组矩阵和输出方程组矩阵填写到全系统增广状态矩阵中。,2019/6/6,建模方法及特征值算法,建模方法：统一元件连接建模法（UCM） 特点 所有的元件均为平等的元件 所有元件在整个模型连接过程中的处理方法一致 模型连接建立全系统增广状态矩阵时，只需要把所有的元件线性化模型填入增广状态矩阵即可，而无需象CCM（元件连接建模 ）那样进行消元计算,2019/6/6,建模方法及特征值算法,特征值算法 完全特征值分析方法QR算法 部分特征值分析方法IRA,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,系统简图,2019/6/6,系统规模（化简后） 华中系统（包括川渝）：有109台发电机，784条母线，200台变压器； 华南系统：有124台发电机，2个直流系统，1113条母线，657台变压器。,三广交直流互联系统低频振荡分析,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,完全特征值分析(1)QR法 华中系统：104台发电机采用Park模型详细建模，5台发电机采用恒定模型，系统配置了3台PSS，全系统状态方程为1231阶； 共得到特征值1231个，其中机电振荡模式108个（特征值216个），所有振荡模式的实部均为负值，系统中没有不稳定模式，其中阻尼比小于0.03的弱阻尼模式有11个（4个区间、7个局部振荡模式）,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,完全特征值分析(2)QR法 南方系统：120台发电机采用Park模型详细建模，4台发电机采用经典模型，系统配置了31台PSS，两条直流线路采用常规的整流侧定电流、逆变侧定熄弧角控制，全系统状态方程为1435阶 共得到特征值1435个，其中机电振荡模式123个（特征值246个），由于华南系统中已经安装了一定数量的PSS，系统中的大部分区间振荡模式的阻尼都达到了要求值以上，只有1个区间模式的阻尼很弱，在直流控制的影响下，甚至出现了负阻尼，另外有12个弱阻尼局部振荡模式（阻尼比小于0.03）。,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,部分特征值分析IRA法 通过区域搜索策略（主搜索策略、两种附加搜索策略以及一个异常搜索策略）对华中华南交直流联合系统进行特征值分析，搜索从0.1-2赫兹的所有弱阻尼模式，结果有5个阻尼比小于0.03的弱区间阻尼模式和17个弱局部阻尼模式，跟QR算法结果基本吻合,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,模态分析 以弱阻尼区间振荡为例，来进行模态分析,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,弱阻尼区间模式列表（表1）,2019/6/6,区间模式1,2019/6/6,区间模式2,2019/6/6,区间模式3,2019/6/6,区间模式4,2019/6/6,区间模式5,2019/6/6,三广交直流互联系统低频振荡分析,稳定性加强措施 通过在参与因子大的机组上安装PSS，可以有效增强系统低频振荡阻尼。对于华中系统，分别在丹江2机组、凤滩机组、万安机组以及三峡左机组上安装PSS后，各区间模式的阻尼都达到了要求的水平（阻尼比大于0.03）；对于华南系统，在乌江各机组安装上安装PSS后，区间模式的阻尼都达到了要求的水平（阻尼比大于