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随着电网规模不断的扩大,电力系统的稳定问题日益突出。其中电力系统低频振荡已成为影响电网安全稳定运行的一个突出问题。本文主要研究的就是如何对电力系统低频振荡进行抑制,保证电网安全稳定的运行。
电力系统稳定器(PSS)结构简单、物理概念清晰,是抑制低频振荡、提高电力系统动态稳定性最为经济有效的措施,已经在电力系统中得到了广泛的应用。但是传统电力系统稳定器参数是针对某一低频振荡模式进行阻尼设计的,对于其它振荡模式的阻尼效果就无法保证,因此本文提出了利用遗传算法来优化其参数以达到更好的阻尼效果。本文从阻尼控制的原理出发,利用方便得到发电机相频特性曲线这样一个特点出发,设计优化目标,从而实现全频带更优的阻尼控制效果,在不增加系统投入的情况下充分发地发挥器件本身的功效。
电力系统的低频振荡分为区域内低频振荡和区域间低频振荡,使用电力系统稳定器对系统区域内低频振荡阻尼控制,得到了较好的阻尼效果,但是PSS对于区域间低频振荡的阻尼效果却并不尽如人意。随着电力电子技术不断的发展和大功率电力电子器件不断产生,FACTS在电力系统中的应用不断普遍,因此本文提出了利用FACTS实现区域间的阻尼控制。首先通过数学模型推导FACTS实现阻尼控制的基本原理,其次在阻尼控制器设计中,本章利用相角补偿原理,设计控制器来持续减小区域间的振荡能量,实现区域间阻尼控制。本文以SVC为例详细介绍附加阻尼控制器的设计,同时对其常用的几种附加控制信号的阻尼效果进行了对比,从而选择最为合适的附加控制信号。本文对其它几种常用的FACTS器件也进行了阻尼控制器的设计。通过在PSASP下的仿真验证结果表明,利用FACTS器件能够有效地对区域间低频振荡进行阻尼控制。通过PSS和FACTS结合使用,分别有针对地对区域内和区域间低频振荡进行抑制,从而实现整个系统低频振荡阻尼控制的目标。
本文最后探讨了系统总阻尼变化的特点,并讨论了影响系统总阻尼的参数,得出了系统的总阻尼有类似于守恒的特性。这也从理论上证明了一个阻尼控制器在增强某些振荡模式的阻尼同时有可能减弱另一些振荡模式的阻尼。基于这个原理,在进行阻尼配置的时候就不能片面地考虑增加某个振荡模式的阻尼,而更应该进一步考虑由于它所导致的其它振荡模式阻尼的改变,是否会影响到其它振荡模式的稳定问题。通过对系统低频振荡的阻尼控制器设计将会有一定的参考作用。