蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題分析及穩(wěn)定措施研究

程 浩，馮艷虹，張道農(nóng)，艾 琳，王紹德

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蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題分析及穩(wěn)定措施研究

程 浩，馮艷虹，張道農(nóng)，艾 琳，王紹德

(華北電力設(shè)計(jì)院有限公司, 北京 100120)

為解決蒙西電網(wǎng)運(yùn)行中日益嚴(yán)重的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，先以“單機(jī)-無(wú)窮大”系統(tǒng)為例分析了系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩的機(jī)理。再針對(duì)蒙西電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，從改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)整輸電方式、優(yōu)化PSS參數(shù)等方面提出了解決系統(tǒng)低頻振蕩的措施。并采用電網(wǎng)調(diào)度數(shù)據(jù)對(duì)所提出的各種措施進(jìn)行了仿真計(jì)算分析。計(jì)算結(jié)果表明所提出的措施對(duì)于抑制蒙西電網(wǎng)低頻振蕩現(xiàn)象效果顯著，可有效地提高蒙西電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平。最后再結(jié)合工程投資、建設(shè)工期等實(shí)際問(wèn)題，對(duì)上述措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要比較，并給出優(yōu)選建議?

互聯(lián)電網(wǎng)；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；低頻振蕩；機(jī)理；措施

0 引言

目前蒙西電網(wǎng)主要通過(guò)“汗海-沽源”雙回線(xiàn)和“豐泉-萬(wàn)全”雙回線(xiàn)兩個(gè)送電通道向華北電網(wǎng)負(fù)荷中心送電。多年來(lái)“西電東送”一直未增加新的送電通道，而送電容量卻逐步增大，導(dǎo)致外送通道上熱穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定與動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題共存，而動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題尤為突出，并逐步演變成為蒙西電網(wǎng)繼續(xù)發(fā)展的瓶頸。運(yùn)行方式顯示在特高壓大容量北送方式下，特高壓解列跳閘后蒙西外送增加，“蒙西-山東”振蕩模式變?nèi)?，?huì)引起蒙西對(duì)山東機(jī)組功角及相關(guān)線(xiàn)路功率的振蕩。

為解決蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，提高其“西電東送”斷面的輸電能力，本文從蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題發(fā)生的根本原因入手，對(duì)蒙西電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行中出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題進(jìn)行實(shí)例分析，進(jìn)而提出解決措施。仿真分析結(jié)果表明本文提出的措施可有效提高蒙西電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平，并且在工程上具備可操作性，對(duì)蒙西電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃具有較好的指導(dǎo)作用，也可作為電網(wǎng)部門(mén)運(yùn)行、操作決策的參考借鑒依據(jù)。

1 電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題的現(xiàn)狀

華北電網(wǎng)在2008年前后開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中表現(xiàn)出來(lái)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題展開(kāi)研究，最早是在蒙西電網(wǎng)“西電東送”中發(fā)現(xiàn)蒙西電源外送容量受電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定因素限制，體現(xiàn)在系統(tǒng)易發(fā)生低頻振蕩現(xiàn)象。在蒙西電網(wǎng)內(nèi)部主網(wǎng)架進(jìn)一步加強(qiáng)后(加強(qiáng)后的蒙西主網(wǎng)架如圖1所示)，該問(wèn)題并未真正地解決，電網(wǎng)低頻振蕩現(xiàn)象依然存在，其中，“蒙西-山東”區(qū)間振蕩模式比較嚴(yán)重，已經(jīng)演變成決定蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平的主要模式，“特高壓北送-山東送電”、“特高壓解列-山東送電”等多種方式下，“蒙西-山東”模式的阻尼比已接近或低于《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定計(jì)算技術(shù)規(guī)定》(下文簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)定》)的要求值，即“在正常方式下，區(qū)域振蕩模式以及與主要大電廠(chǎng)、大機(jī)組強(qiáng)相關(guān)的振蕩模式的阻尼比宜達(dá)到0.03以上；故障后的特殊運(yùn)行方式下，阻尼比至少應(yīng)達(dá)到0.01~0.02”。

圖1蒙西電網(wǎng)主網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖

本文基于蒙西電網(wǎng)2014年度“特高壓北送-山東送電”運(yùn)行方式數(shù)據(jù)，對(duì)蒙西電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平現(xiàn)狀進(jìn)行仿真研究分析。在正常運(yùn)行方式下，小干擾穩(wěn)定性分析程序PSD-SSAP的計(jì)算結(jié)果顯示，“蒙西-山東”振蕩模式的阻尼比為0.024 5；而在“沽源-太平”I線(xiàn)發(fā)生三相永久故障時(shí)，時(shí)域仿真計(jì)算結(jié)果顯示，“蒙西-山東”振蕩模式的阻尼比為0.010 3。以上計(jì)算結(jié)果顯示，目前蒙西電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平已經(jīng)不滿(mǎn)足《規(guī)定》的要求，急需改善。正常運(yùn)行方式下小干擾穩(wěn)定性分析程序計(jì)算結(jié)果如圖2所示，故障方式下時(shí)域仿真結(jié)果如圖3所示。

2 電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理分析

目前大型發(fā)電機(jī)普遍采用快速勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，使自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)間大為縮短且增益提高，而正 是由于系統(tǒng)中廣泛配置的快速勵(lì)磁系統(tǒng)產(chǎn)生的負(fù)阻尼降低了系統(tǒng)的阻尼，導(dǎo)致系統(tǒng)容易發(fā)生動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，尤其是在潮流較重的區(qū)域聯(lián)絡(luò)線(xiàn)上容易發(fā)生低頻振蕩[1-4]。本文以“單機(jī)—無(wú)窮大”系統(tǒng)為例，分析發(fā)電機(jī)組加裝快速勵(lì)磁系統(tǒng)后影響系統(tǒng)阻尼的機(jī)理[1]，圖4中所示為本次分析所用的“單機(jī)-無(wú)窮大”系統(tǒng)圖及其矢量圖。

圖2“蒙西-山東”振蕩模態(tài)

圖3“沽太”I線(xiàn)三永故障方式下“永豐”三回線(xiàn)路有功振蕩曲線(xiàn)

圖4“單機(jī)-無(wú)窮大”系統(tǒng)及矢量圖

2.1 不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用

在不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)作用時(shí)，發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為[5]

其中，1~6都是運(yùn)行工況的函數(shù)，在一定的運(yùn)行方式下為常數(shù)。在發(fā)電機(jī)負(fù)荷較小時(shí)5數(shù)值為正數(shù)，在負(fù)荷較大時(shí)因0增大變?yōu)樨?fù)數(shù)；其余5個(gè)參數(shù)一般均為正數(shù)。由于不考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的作用，△fd為零；令=j，則電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式化簡(jiǎn)為

簡(jiǎn)化如下：

則電磁轉(zhuǎn)矩可表示為由同步轉(zhuǎn)矩△e1和超前△90o的阻尼轉(zhuǎn)矩△e2的合成，如圖5(a)所示。

圖5電磁轉(zhuǎn)矩矢量圖

Fig. 5 Vector diagram of electromagnetic torque

2.2 考慮勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)的作用

考慮機(jī)組的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)時(shí)，設(shè)高放大倍數(shù)快速勵(lì)磁系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為

勵(lì)磁系統(tǒng)的輸入、輸出表達(dá)式分別為

化簡(jiǎn)并略去相對(duì)較小的項(xiàng)整理可得：

當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)荷較大，5變?yōu)樨?fù)值，所以阻尼轉(zhuǎn)矩變?yōu)闇蟆?0o的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，如圖5(b)所示。又由于勵(lì)磁系統(tǒng)增益e很大，使得系統(tǒng)的負(fù)阻尼較大，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生低頻振蕩，導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定。

通過(guò)上述分析，從根本上解釋了系統(tǒng)中大量應(yīng)用的快速勵(lì)磁系統(tǒng)影響系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的機(jī)理。

3 解決措施分析

低頻振蕩問(wèn)題的產(chǎn)生是因?yàn)橄到y(tǒng)阻尼的減小，對(duì)應(yīng)的抑制手段就是增加系統(tǒng)正阻尼。本文將從一次系統(tǒng)和二次系統(tǒng)兩個(gè)方面考慮切實(shí)可行的、加強(qiáng)系統(tǒng)正阻尼的措施，并通過(guò)仿真計(jì)算校驗(yàn)各種措施的實(shí)際效果。

3.1 二次系統(tǒng)措施

電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS是一種附加勵(lì)磁控制，其實(shí)質(zhì)是給勵(lì)磁系統(tǒng)提供一個(gè)附加信號(hào)，通過(guò)勵(lì)磁系統(tǒng)去增加發(fā)電機(jī)的阻尼轉(zhuǎn)矩，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，但PSS不會(huì)降低勵(lì)磁系統(tǒng)電壓環(huán)的增益，即不影響勵(lì)磁控制系統(tǒng)的暫態(tài)性能。目前，通過(guò)加裝PSS調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性已經(jīng)成為了一個(gè)最基本、最常規(guī)的控制手段[5-8]。

(1) 加裝電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS

在實(shí)際運(yùn)行中，為給系統(tǒng)留有一定的穩(wěn)定裕度，蒙西電網(wǎng)有多臺(tái)發(fā)電機(jī)組的PSS處于退出運(yùn)行狀態(tài)，并將其作為一個(gè)調(diào)節(jié)電網(wǎng)運(yùn)行的控制手段。為校驗(yàn)加裝PSS裝置對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的作用，本文選擇將其中19臺(tái)大型機(jī)組的PSS投入運(yùn)行，同時(shí)完善PSS的參數(shù)配置，在現(xiàn)狀運(yùn)行數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上形成新的蒙西電網(wǎng)案例分析數(shù)據(jù)。

對(duì)新案例分析數(shù)據(jù)進(jìn)行小干擾穩(wěn)定計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如圖6所示，結(jié)果顯示“蒙西-山東”振蕩模式的阻尼比由0.024 5提高到0.039 2，提高幅度達(dá)到60%；而與此相關(guān)的其他振蕩模態(tài)未出現(xiàn)趨壞的變化，即不會(huì)影響到其他模態(tài)的穩(wěn)定水平。

圖6加裝PSS后“蒙西-山東”振蕩模態(tài)圖

設(shè)置“沽源-太平”I線(xiàn)三相永久故障進(jìn)行時(shí)域仿真，此時(shí)蒙西電網(wǎng)“永圣域-豐泉”三回線(xiàn)路功率振蕩曲線(xiàn)如圖7所示，與圖3相比，加裝PSS后該三回線(xiàn)路功率振蕩曲線(xiàn)在更短的時(shí)間內(nèi)衰減到較小的幅值。進(jìn)行Prony分析，得出該振蕩模態(tài)下的阻尼比為0.025，相比于現(xiàn)狀數(shù)據(jù)故障方式下的計(jì)算結(jié)果0.010 3，阻尼比增大一倍。

圖7加裝PSS后“沽太”I線(xiàn)三永故障方式下永豐三回線(xiàn)路有功振蕩曲線(xiàn)

(2) 優(yōu)化電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS參數(shù)

隨著系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、電源布點(diǎn)、負(fù)荷性質(zhì)等因素的變化，PSS設(shè)計(jì)參數(shù)適應(yīng)性可能會(huì)有所降低，其抑制振蕩的效果也會(huì)下降。在當(dāng)前電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行條件下，如何找到適應(yīng)性較差的關(guān)鍵機(jī)組或關(guān)鍵參量并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，較為快速和有效的方法是借助于參與因子和特征值的靈敏度指標(biāo)。限于篇幅，針對(duì)特征值靈敏度指標(biāo)的原理不再贅述，可參見(jiàn)文獻(xiàn)[9-11]?；趨⑴c因子和靈敏度指標(biāo)確定需要進(jìn)行PSS參數(shù)優(yōu)化機(jī)組的原則是選取關(guān)鍵模態(tài)下參與度和靈敏度均較高的機(jī)組，理論上PSS參數(shù)優(yōu)化后該機(jī)組在該模態(tài)下的參與度和靈敏度指標(biāo)均降低。

基于上述原則，確定的需要優(yōu)化PSS增益的機(jī)組見(jiàn)表1所示。對(duì)表1中確定的11臺(tái)機(jī)組的PSS增益進(jìn)行優(yōu)化，按DL/T843-2010中最大增益的限制條件，優(yōu)化后的機(jī)組PSS增益均未超過(guò)允許最大增益。

對(duì)上述機(jī)組PSS增益優(yōu)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行小干擾程序分析，結(jié)果表明“蒙西-山東”振蕩模態(tài)下系統(tǒng)的阻尼比由0.039 2大至0.056 7，增加了45%。大擾動(dòng)方式下，設(shè)置“沽源-太平”I線(xiàn)三相永久故障，計(jì)算結(jié)果如圖8所示，在上述故障方式下“永圣域-豐泉”三回線(xiàn)功率振蕩幅值比圖7明顯降低；同時(shí)Prony分析結(jié)果顯示，該模態(tài)下的阻尼比約為0.039 0，相比圖7的Prony計(jì)算結(jié)果0.025，阻尼比明顯增大。

表1 PSS增益需優(yōu)化的機(jī)組及優(yōu)化結(jié)果

圖8優(yōu)化PSS增益后“沽太”I線(xiàn)三永故障方式下永豐三回線(xiàn)路有功振蕩曲線(xiàn)

本文基于參與因子和傳遞函數(shù)的靈敏度指標(biāo)對(duì)PSS相位補(bǔ)償進(jìn)行了優(yōu)化，鑒于相位補(bǔ)償參數(shù)優(yōu)化后對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定的提升作用微小，工程中應(yīng)用的實(shí)際效果和意義有限，本文不再展開(kāi)詳述。

3.2一次系統(tǒng)措施

(1) 加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

蒙西電網(wǎng)“西電東送”通道主要由呼包斷面、呼豐斷面以及“汗海-沽源”雙回、“豐泉-萬(wàn)全”雙回外送二通道組成，一直以來(lái)蒙西電網(wǎng)“西電東送”通道上電力流都運(yùn)行在極限水平，負(fù)載較重，因此可以考慮加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)“西電東送”通道聯(lián)絡(luò)線(xiàn)以降低線(xiàn)路負(fù)載、增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼。加強(qiáng)方案考慮如下：

方案I：加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)內(nèi)部通道，新建大路～集寧東雙回500 kV線(xiàn)路；

方案II：加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)外送通道，新建寧格爾~清苑雙回500 kV線(xiàn)路。

在加裝PSS后的蒙西電網(wǎng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)采取上述兩方案的效果進(jìn)行仿真分析。正常運(yùn)行方式下進(jìn)行小干擾計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2所示，結(jié)果顯示決定蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平的“蒙西-山東”振蕩模式的阻尼均有不同程度的增加，方案I中系統(tǒng)阻尼比由0.039 2增大至0.044，提高了12%；方案II中系統(tǒng)阻尼比由0.039 2增至0.068，提高了73%。設(shè)置“沽源-太平”I線(xiàn)三相永久故障，進(jìn)行大擾動(dòng)時(shí)域仿真分析，仿真結(jié)果見(jiàn)圖9所示，結(jié)果顯示增強(qiáng)系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)對(duì)相關(guān)線(xiàn)路功率振蕩的“第一擺”有明顯的抑制作用，方案I下“第一擺”幅值降低約100 MW，方案II下“第一擺”幅值降低約180 MW。

由圖9也可看出，按方案I，在加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)內(nèi)部送電通道網(wǎng)架結(jié)構(gòu)后，在大擾動(dòng)條件下系統(tǒng)仍表現(xiàn)為動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，線(xiàn)路功率曲線(xiàn)經(jīng)過(guò)十幾次衰減振蕩后趨穩(wěn)，與加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)前相比，振幅和振蕩次數(shù)均有減?。欢凑辗桨窱I，在加強(qiáng)外送通道的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)后，實(shí)施同樣大擾動(dòng)條件下系統(tǒng)表現(xiàn)為暫態(tài)穩(wěn)定，線(xiàn)路功率曲線(xiàn)的振蕩很快就衰減且回歸穩(wěn)定。由此可見(jiàn)，在不同的位置加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平的效果是不同的，在關(guān)鍵位置加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平會(huì)有質(zhì)的提高。

表2加強(qiáng)網(wǎng)架后小干擾穩(wěn)定分析結(jié)果

Table 2 Result of small signal stability analysis when strengthen grid

方案I：加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)內(nèi)部送電通道

方案II：加強(qiáng)蒙西電網(wǎng)外送通道

圖9加強(qiáng)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)后“沽太”I線(xiàn)三永故障方式下“永豐”三回線(xiàn)路有功振蕩曲線(xiàn)

Fig. 9 Power oscillation curve of “Yong shengyu-Feng quan” transmission lines in three phase permanent fault operation mode of “Guyuan-Taiping” I line when strengthen tie line

(2) 采用背靠背直流輸電技術(shù)

隨著直流技術(shù)和換流設(shè)備的發(fā)展，直流輸電技術(shù)在遠(yuǎn)距離輸電領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)獲得廣泛的共識(shí)[12-13]。直流輸電技術(shù)的范疇內(nèi)，背靠背直流輸電技術(shù)也已經(jīng)成功應(yīng)用到電網(wǎng)運(yùn)行中，例如東北電網(wǎng)通過(guò)背靠背直流輸電技術(shù)向華北電網(wǎng)送電。

背靠背直流輸電技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以利用已建成的線(xiàn)路，不需要新建直流線(xiàn)路，同時(shí)也可有效地隔斷互聯(lián)交流電網(wǎng)間的相互影響，有利于解決遠(yuǎn)距離大容量送電線(xiàn)路上的穩(wěn)定問(wèn)題。

本文中為了隔斷蒙西電網(wǎng)和華北主網(wǎng)，尤其是和山東電網(wǎng)之間的相互影響，考慮將“汗海-沽源”雙回線(xiàn)、“豐泉-萬(wàn)全”雙回線(xiàn)均改為背靠背直流送電方式，分別在汗海站、豐泉站側(cè)新建含有整流設(shè)備及逆變?cè)O(shè)備的背靠背換流站，實(shí)現(xiàn)蒙西電網(wǎng)與華北電網(wǎng)的非同步互聯(lián)。

如表3及圖10所示，蒙西電網(wǎng)若將現(xiàn)有的外送二通道調(diào)整為背靠背直流送電，小干擾穩(wěn)定分析結(jié)果顯示，影響蒙西電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平的“蒙西-山東”振蕩模態(tài)將消失，而與華北電網(wǎng)相關(guān)的其他各振蕩模態(tài)的阻尼比均未出現(xiàn)惡化，其中部分模態(tài)的阻尼比反而略有提高，這說(shuō)明采取直流送電方式時(shí)，蒙西電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平將會(huì)有明顯的提升。表3及圖10中，1#、18#、31#、37#及71#模態(tài)分別表示“華北-華中”、“蒙西-山東”、“四川河南山西-華中山東”、“山東-華北”、“蒙西-蒙西”振蕩模態(tài)。

表3直流輸電方式小干擾穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果

Table 3 Result of small signal stability analysis using DC transmission

圖10蒙西電網(wǎng)與華北電網(wǎng)交直流互聯(lián)方式下各振蕩模態(tài)阻尼比變化

4 結(jié)論和建議

針對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行中出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題，本文提出多方案解決措施，并仿真校驗(yàn)了各措施的有效性，得出以下結(jié)論、建議：

(1) 加裝PSS裝置對(duì)解決系統(tǒng)存在的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題是較為有效且最為經(jīng)濟(jì)的措施。在現(xiàn)役機(jī)組上加裝PSS裝置后電網(wǎng)總體動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平會(huì)有顯著的提高；對(duì)機(jī)組PSS增益參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，在一定程度上也可有利于提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平。

對(duì)于由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題影響范圍相對(duì)較小或?qū)е码娋W(wǎng)輸電容量降低幅度不大的情況，說(shuō)明輸電網(wǎng)絡(luò)具備一定的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裕度，可優(yōu)先考慮采取加裝PSS或?qū)ΜF(xiàn)役PSS參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化等措施來(lái)提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平，實(shí)施相對(duì)較為容易，基本能夠滿(mǎn)足預(yù)期輸電需要，且投資較低，僅為加網(wǎng)架結(jié)構(gòu)費(fèi)用的20%~30%。

(2) 加強(qiáng)、改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)是解決系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題最根本的措施，在影響電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平的關(guān)鍵制約斷面加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定會(huì)有質(zhì)的提高；若在關(guān)鍵斷面采用直流輸電則會(huì)徹底消除該振蕩模態(tài)。

對(duì)于由系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題導(dǎo)致電網(wǎng)輸電容量大幅度降低、對(duì)電網(wǎng)發(fā)展及保障供電構(gòu)成較大影響的情況，建議采取在電網(wǎng)關(guān)鍵制約斷面加強(qiáng)或調(diào)整改善網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的措施，雖然建設(shè)周期長(zhǎng)、投資費(fèi)用高，但是會(huì)從根本上解決制約輸電能力的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定問(wèn)題。

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(編輯 葛艷娜)

Analysis of dynamic stability issues of West Inner Mongolia power grid and research on its control measures

CHENG Hao, FENG Yanhong, ZHANG Daonong, AI Lin, WANG Shaode

(North China Power Engineering Co., Ltd., Beijing 100120, China)

The dynamic stability issue of West Inner Mongolia Power Grid becomes increasingly severe. To solve this problem, the paper uses "single machine-infinite bus" system as an example for analyzing the mechanism of low frequency oscillation of the system. Aiming at the dynamic stability issues of West Inner Mongolia Power Grid, it proposes the solutions to lower frequency oscillation of the system, including improving power grid structure, adjusting power transmission mode and optimizing parameters of PSS. Using dispatching data of power grid to do simulation calculations, this paper analyzes the proposed solutions. The calculation results show that the proposed solutions have pronounced effect on restraining the low frequency oscillation of Power Grid, can efficiently improve the dynamic stability of Power Grid, and are actually operational in engineering. Finally, in combination with actual issues of investment and duration in engineering construction, this paper gives the brief comparison and selected advices on all solutions above.

interconnected power grid; dynamic stability; low frequency oscillation; mechanism; measures

10.7667/PSPC151228

2015-07-15；

2015-10-12

程 浩(1984-)，男，通信作者，碩士研究生，工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)；E-mail: chenghao@ncpe.com.cn

馮艷虹(1974-)，女，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)；

張道農(nóng)(1961-)，男，碩士研究生，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)槔^電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與研究以及大型工程項(xiàng)目的管理工作。