众所周知,电能已经成为现代社会不能缺少的能源形式之一。随着电能需求的逐步增加和电力系统方面新技术的不断研发,使得现代电力系统的规模越来越大、电网联系越来越紧密、运行和维护的复杂性也越来越高。在这样复杂而且大规模的电力系统中,稳定性就变得特别重要,一旦稳定性被破坏,结果必然是造成巨大的损失[1,2],甚至可能引发整个电力系统的崩溃。在电力系统中大部分承载发电能力的大部分都是同步发电机,因此同步发电机的稳定性[3]就变得尤为重要。64281

文献[4-5]中认为发电机的电磁转矩由同步转矩与阻尼转矩分量构成,前者与发电机转子角偏差成比例,后者则与发电机转速偏差成比例。在以往的针对发电机功角第一摆暂态稳定的研究中,同步转矩分量因为对稳定性影响大,而受到广泛关注,阻尼转矩的研究在某种程度上被忽视;而现今电力系统普遍存在的长时间尺度、大范围的低频振荡(可称为动态稳定性问题)则是与阻尼转矩密切相关的,因此分析以及计算阻尼转矩成为动态稳定研究的重要手段之一。发电机阻尼转矩在保持电力系统稳定性中发挥的作用也越来越重要,因此发电机阻尼转矩的研究就有很大的意义了。

发电机的阻尼作用的研究要基于电力系统在发生扰动后才会产生。一般在线性系统中研究电力系统小扰动时,各种参数的变化。电力系统小扰动稳定性的含义[6]为:正常运行的电力系统受到微小的、瞬时出现但又立即消失的扰动后,恢复到它原来运行状态的能力。或者,这种扰动虽不消失,但可用原有的运行状态近似地表示可能的新运行状态的能力,亦即在经历足够小的扰动后,系统不会出现单调的发散和持续永不消除的振荡[7]。因为小扰动稳定性是系统在正常运行过程中受到微小扰动后能够自行恢复的特性,是电力系统正常运行必须满足的最基本条件,所以在电力系统各类稳定性研究中尤为引人关注。传统的小扰动稳定性研究以特征值分析方法为基本手段,而非线性动力系统分岔理论的引入,使得人们可以从全局的角度关注参数变动和非线性环节对系统小扰动稳定性的影响,大大丰富了电力系统小扰动稳定性的研究内容和研究手段。论文网

目前,进行电力系统小扰动稳定性分析的方法有很多,根据其所依据的数学模型和分析手段的不同,这些方法可以划分为如下三类:数值仿真法、以状态空间模型描述为基础的特征值分析法以及以传递函数矩阵为基础的频域法。面对大型的复杂电力系统,各种方法都有自己的优点,但也都存在各自的不足。在实际电力系统小扰动稳定性分析过程中,常常同时选用几种方法,以达到相互补充和完善的目的。

文献[8]中借助分岔分析方法,研究发电机在采用非线性和线性阻尼模型时系统动态行为的异同,并进一步讨论了发电机阻尼模型对电力系统小扰动稳定性的影响;同时研究了设备参数扰动对电力系统稳定性的影响以及相关参数的最大允许扰动范围。

文献[9]从理论上证明了基于物理意义的阻尼转矩分析与基于数学意义的系统特征值分析的等价性,从而为阻尼转矩分析给出了更为严格的理论依据;文献[10,11]则讨论了多机系统中阻尼转矩的计算方法,并与模态计算结合分析系统的动态稳定性;文献[12,13,14]研究了发生正弦大振荡时,同步发电机整步转矩和阻尼转矩系数的数值计算和定子电阻对转矩系数的影响。

 

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