新疆—西北电网联网前后阻尼特性研究.pdf

第３８卷第１６期２０１０年８月１６日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖ０ｌ－３８Ｎ０．１６Ａｕｇ．１６，２０１０新疆一西北电网联网前后阻尼特性研究王佳明１，刘文颖１，牛拴保２（１．华北电力大学电气与电子工程学院，北京１０２２０６；２．西北电网有限公司，陕西西安７１００４８）摘要：从系统阻尼特性出发，从理论上推导了联络线阻抗值对互联电网阻尼的影响。通过小干扰稳定分析法和时域仿真法分析新疆一西北电网联网前后系统阻尼特性的变化，并采用Ｐｒｏｎｙ分析法校验联网前后的主振模式，结果表明联网后系统阻尼比减小，动态品质明显下降增加新疆一西北电网省际问联络线降低互联阻抗后，仿真计算表明，互联电网动态稳定性大大提高。建议加快新疆一西北电网联络线建设。关键词：联络线阻抗值；小干扰稳定分析法；Ｐｒｏｎｙ分析法；阻尼特性；动态稳定性—ＳｔｕｄｙｏｎｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＸｉｎｊｉａｎｇＮｏｒｔｈｗｅｓｔｐｏｗｅｒｇｒｉｄｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｅｔｉｏｎＷＡＮＧＪｉ￣ｍｉｎｇ，ＬＩＵＷｌｅｎ．ｙｉｎｇ，ＮＩＵＳｈｕａｎ．ｂａｏ（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０２２０６，Ｃｈｉｎａ；’２．ＮｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａＧｒｉｄＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄ，Ｘｉａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｔｉｅ．１ｉｎｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｖａｌｕｅｏｎｔｈｅｄａｍｐｏｆｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓａｒｅａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｌｙｆｒｏｍｔｈｅｖｉｅｗｐｏｉｎｔｏｆｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｆｏｃｕｓｅｓｏｎｔｈｅｃｈａｎｇｅｓｉｎｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｔｉｍｅｄｏｍａｌｎｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ，ａｎｄｍａｋｅｓａｃｈｅｃｋｏｆｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｂｙｍｅａｎｓｏｆＰｒｏｗａｎａｌｙｓｉｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ．ＲｅｓｕｉｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｄａｍｐｉｎｇｒａｔｉｏｏｆｔｈｅｓｖｓｔｅｍｉＳｄｅｃｒｅａｓｅｄａｆｔｅｒｔｈｅｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｑｕａｌｉｔｙｉＳｒｅｄｕｃｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉ０ｎａｆｔｅｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｉｅ．１ｉｎｅｓｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｉｅ．１ｉｎｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｓｙｓｔｅｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｔｈｅｐａｐｅｒｓｕｇｇｅｓｔｓｓｐｅｅｄｉｎｇｕｐｔｉｅ．１ｉｎｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆＸｉｎｉｉａｎｇ－Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｐｏｗｅｒｇｒｉｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ．ｔｉｅ・ｌｉｎｅｉｍｐｅｄａｎｃｅｖａｌｕｅ；ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｍａｌｌｓｉｇｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓ；Ｐｒｏｗａｎａｌｙｓｉｓ：ｄａｍｐｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙ中图分类号：ＴＭ７１２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４．３４１５（２０１０）１６．００９２－０７０引言随着我国互联电网规模的不断扩大，动态稳定性问题已成为影响互联电网稳定运行的重要因素【ＪＪ。例如，东北与华北互联后系统中机电振荡模式的最低振荡频率为０＿３Ｈｚ左右。东北、华北、华中（包括川渝）联网后，互联系统中的区域间振荡模式最低振荡频率在０．１－０．２Ｈｚ之间。南方电网虽然网架结构已大大加强，但低频振荡现象时有发生，２００３年３月６日发生的低频振荡频率为０．４ＨｚＬ２Ｊ。事后进行的大量分析研究表明，电力系统重负荷运行、远距离送电或者采用高增益的励磁调节器产生的负阻尼分量会抵消甚至超过系统本身提供的正阻尼时，这时系统受到扰动，会出现长时间振荡不衰减甚至增幅的低频振荡。基金项目：国家电网公司科技计划项目（ＳＧＫＪ［２００７］１０７８）根据电网规划，２０１０年西北电网将通过长达１２７０ｋｍ的７５０ｋＶ交流输电线路与新疆电网互联，形成东西向距离超过４０００多ｋｍ的长链式巨型电网。网架结构的变化，无论对新疆电网还是西北电网的动态运行特性都会产生很大的影响。本文采用中国电力科学研究院开发的电力系统分析综合程序６．２５版（ＰＳＡＳＰ６．２５），对新疆一西北电网联网前后，新疆和西北电网的动态运行特性进行仿真计算，包括电网阻尼特性、低频振荡模式，并用Ｐｒｏｎｙ分析法对仿真计算分析结果进行校验。１大区域电网互联对阻尼特性的影响以单机无穷大系统为例，等值模型如图１所示，假定Ｅ，．匾定，且幅值为扰动前的值，忽略所有电阻。令为超前无穷大母线电压的角度。当系统受到扰动时，发电机转子振荡，发生变化。由图１可知存在以下电路关系：王佳明，等新疆一西北电网联网前后阻尼特性研究一９３－图１单机无穷大系统等值模型—Ｆｉｇ．１Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｍｏｄｅｌｏｆｓｉｎｇｌｅ・ｍａｃｈｉｎｅａｎｄｉｎｆｉｎｉｔｅｂｕｓｓｙｓｔｅｍ—，．：Ｅ＇Ｌ６－—ＥＭＬ０￣：』・一一一ｊｘ（１）ｒＥＣＯｓ￣－－ＥＭ）＋ｊＥｓｉｎｊＸＥ＝０＋ｊ厶ｏ（２）＝‘Ｘｄ＋ＸＬ（３），ｄ后的视在功率为：Ｓ＝Ｐ＋＼Ｑ＝ＥＩ：＝Ｅｓｉｎ８．；Ｅ（Ｅ一ｃｏｓ６）（４）Ｘ３Ｘ在上述假设中，已经忽略了定子电阻的影响，则电磁功率（尸ｅ）等于发电机端１：３功率（Ｐ），电磁转矩（）的标幺值等于电磁功率的标幺值，因此：：：—Ｐ：Ｅ＇ＥＭ—ｓｉｎ６（５）令￣＝Ｏｏ＋ＡＯ，泰勒展开忽略二阶及高阶项，则有：＝△Ｔ￣ｏ＋ＡＴｅ＝＿Ｅ＇ＥＭｓｉｎ６ｏ＋（６）由此可得：（ＡＳ）（７）电力系统的摇摆方程式由两个一阶微分方程（标幺值）表示为口】：：（一一ＫＤＡ（－ｏｒ）（８）一‘’’一Ｉ¨…－…、ｄｔ…２：Ａ（．０ｎＡ（－Ｏ．．（９）——＝ＬＪ式中：Ａｃｏ为标幺值速度偏差；Ｔｍ为机械转矩；ＫＤ为阻尼因子；日为惯性系数；０９。为基准转子电气速度。将式（８）线性化，且把式（７）代入，可得：＝△△击（一一ＫＤＡ）（１０）式中：Ｋｓ：（）ｃ。ｓ（１１）即同步转矩系数将式（９）线性化司得：：ｒ＿－ｏｎｇ．ｏ．．（１２）——＝ＬｌＺ将式（１０）和式（１２）拉普拉斯变换后合并得：△＋西ＫＤ（ａ８）＋嘉（＝（１３）因此，提取出特征方程式为：２＋＋：０（１４）三Ｈ’ｚＨ令＝￣ＪＫｓｃ￣￣，则式（１４）可以表示为：Ｓ＋２＋簖＝０（１５）阳尼比表示为：：Ｄ＿：（１６）’２２Ｈｃｏｎ２Ｋｓ２Ｈ在电力系统受扰之前，假定发电机端发出功率为尸０＋ｊＱｏ，以层作为参考相量时，有：，：：一ｊ（１７）ｔＯ０————一＝～一』一Ｊ／：ｔｏ可推出：—ａｏ１＝臣ｏＺ０。＋（Ｐｏｊ）ｊ（１８）巨ｏＺ０。一（尸０一ｊＱ０）＝０ａｏ２（１９）＝１＋ａｏ２（２０）联立式（１８）～（２０）可得：ｃｏｓａｏ：一（Ｅｔｏ＋ＱｏＸ＇ｄ）（Ｅｔｏ＋ＱｏＸＬ）＋ｐｏ２Ｘ￣（２１）点０将式（２１）代入式（１１）可得：：±墨Ｑ±２±：。＋（２２）（０＋）巨ｏ＋．（ｏ＋）ｘ＋ＸＬｘ，ｄ｝ＸＬ＋１在电力系统中，发电机所发出的功率大部分经由线路输送出去，因而连接发电机的线路容量接近发电机的容量，此时线路的阻抗与发电机的内部阻抗在同一个数量级上【４］。在大区互联系统中，由于联络线容量较大区等值发电机容量小得多，因此互联系统的联络线电抗一般远大于等值发电机的电抗，因此ｘ＇ｇｘＬ＜ｌ。由式（２２）可知，大区电网互联后，联络线电抗凰较越大，则同步转矩系数越大；同时，由式（１６）可知，同步转矩系数增大，阻尼比减小。所以，对于大区电网互联系统来说，其联络线阻抗消弱了系统阻尼，联络线阻抗越大，系统阻．．９４．．电力系统保护与控制尼比越小，而系统阻尼比是影响系统振荡模式的主要因素。２电力系统小干扰稳定分析法采用系统小干扰稳定分析法可确定系统阻尼特性，并对系统振荡模式进行详细分析。电力系统的模型在数学上可以统一描述成如下一般形式的微分一代数方程：＿ｄｘ：厂（，）（２３）０＝ｇ（ｘ，）（２４）式中：表示微分方程组中描述系统动态特性的状态变量；ｙ表示代数方程组中系统的运行参量。将描述电力系统动态特性的微分一代数方程式（２３）、式（２４）在稳态运行点（ｘ（Ｏ），ｙ（ｏ））线性化，得：［撒］在式（２５）中消去运行向量，得到：—ｄＡ—ｘ：（２６）式中：：—ＡＢＤ一Ｃ（２７）Ａ为×，ｚ阶系统状态矩阵，，ｚ为系统总状态变量数。小干扰稳定分析在数学上可归结为状态矩阵Ａ特征值的求取，即求取线性方程式（２８）的解。其解为系统与机电模式相关的特征值。Ｉ一２ＩＩ＝０（２８）求出的阵特征值可表示为：＝ａ＋ｊａ￣（２９）式中：为衰减系数；０９为振荡角频率。其阻尼比为：：一√／＋（３０）有台发电机的电力系统，有ｎ－１个机电振荡模式，相应地，矩阵则具有一１对特征值。特征∞值的实部反映衰减性能，反映振荡频率ｊ。判断一个振荡模式是否稳定的判据是其阻尼比的大小。对电力系统而言，当一个振荡模式的阻尼比为接近０的正数时，即弱阻尼或极弱阻尼，则系统存在不稳定因素Ｊ。阻尼比的大小反映时域响应曲线振荡衰减的快慢，阻尼比越大，振荡衰减越快Ｊ。根据运行经验，一般来说若阻尼Ｌｇｄ，于０则为负阻尼，系统不能稳定运行：阻尼比介于０加．０２为弱阻尼；阻尼比大于０．Ｏ３为较弱阻尼，区域振荡模式的阻尼比在正常方式下一般应达到０．０３以上；阻尼比大于等于０．０４～０．０５为适宜的系统阻尼。如果系统存在负阻尼或弱阻尼机电振荡模式，则系统在受到扰动后容易发生低频振荡，故应考虑必要的控制措施来改善系统阻尼［引。通过对和的分析可确定低频振荡模式，再通过相关性、灵敏度分析，可找到与该模式相关的机组。电力系统中低频振荡一般存在两种振荡模式。一种振荡模式主要表现为１台（或１个发电厂的）发电机相对系统中另外少数几台或者所有发电机的振荡，称之为地区振荡模式（ＬｏｃａｌＭｏｄｅ），频率一般在０．５～２．０Ｈｚ之间；另一种振荡模式主要表现为一个区域内的某发电机群相对另一个区域内的某发电机群的振荡，或表现为一个区域内的所有发电机相对另一个区域内的所有发电机间的振荡，称之为区域振荡模式（Ｉｎｔｅｒ．ａｒｅａＭｏｄｅ），频率一般在０．１～１．０Ｈｚ之ＩＮ［。互联系统的动态稳定性往往是由区域间振荡模式的稳定性决定Ｌ１圳。互联电网的联络线阻抗值是影响联网后系统阻尼特性的主要因素。３联网前、后新疆电网与西北电网阻尼特性分析３．１西北、新疆联网系统概述西北电网与新疆电网联网前由陕西、甘肃、青海、宁夏四省网组成，通过３３０ｋＶ及７５０ｋＶ联络线实现省际间的互联。新疆电网的主电压等级是２２０ｋＶ，大部分接线为单回线，且南北部电网之间电气距离比较远。２０１０年新疆电网将通过７５０ｋＶ哈密一安西双回线与西北电网实现互联如图２所示。新目一西北断面图２２０１０年新疆一西北电网断面地理接线示意图Ｆｉｇ．２ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃｓｃｈｅｍａｔｉｃｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｄｉａｇｒａｍｏｆｓｕｒｆａｃｅｏｆＸｉｎｊｉａｎｇ・Ｎｏ￣ｈｗｅｓｔｇｒｉｄｉｎ２０１０王佳明，等新疆一西北电网联网前后阻尼特性研究一９５－３．２联网前新疆电网阻尼特性和低频振荡模式采用小干扰稳定法和时域仿真法分析联网前新疆电网的阻尼特性。（１）小干扰稳定分析结果表明，联网前新疆电网的主导振荡模式的阻尼比很小，如表ｌ所示。表１新疆电网振荡模式Ｔａｂ．１ＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆＸｉｎｊｉａｎｇｇｒｉｄ模式４为新疆南部机组对北部机组的弱阻尼区域振荡模式，为该方式下的主导振荡模式，与该模式相关性最强的机组新疆南部是波波娜水电；新疆北部是石河子。（２）时域仿真表明，在大干扰下，联网前的新疆电网同样呈现出弱阻尼特性，机组之间相对功角长时间振荡不平息。２２０ｋｖ龟兹．轮胎Ｉ线龟兹侧发生三相永久故障扰动下，新疆电网典型发电机摇摆曲线如图３所示，可以看出，该大扰动下新疆电网典型机组之间的功角持续振荡。ｌＯ０６０。善一２０６０－１００——波波娜一神华一一下板地一神华……天光阿克苏准北库车电、Ａ＾广＼Ａ＾Ｖ，Ｖ．．』．．，．＼∥．，．．。、，。．．ｑ。０３６９Ｉ２ｌ５Ｉ２Ｉ２４２７３Ｕｆ，ｓ图３２２０ｋＶ龟兹一轮胎Ｉ线三相永久故障扰动下新疆电网典型发电机摇摆曲线Ｆｉｇ，３ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＸｉｎｊｉａｎｇｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎ２２０ｋＶｌｉｎｅＩＱｉｕｃｉ－Ｌｕｎｔａｉ３．３联网前西北电网阻尼特性和低频振荡模式采用小干扰稳定法和时域仿真法分析联网前西北电网的阻尼特性。（１）小干扰稳定分析结果表明，２０１０年联网前西北电网存在弱阻尼主导振荡模式。如表２所示。表２西北电网振荡模式Ｔａｂ．２ＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔｇｒｉｄ模式１是陕西电网对甘青宁电网的区域振荡模式，属于较弱阻尼低频振荡，为该方式下的主导振荡模式，与该模式相关性最强的机组陕西电网是蜀河电厂；甘青宁主网是多合电厂；模式２是强阻尼振荡，暂不考虑。（２）时域仿真表明，大干扰下，联网前西北电网呈现出弱阻尼特性，陕甘断面一回联络线发生三相永久故障扰动下西北电网典型发电机的摇摆曲线如图４所示，可以看出，该大扰动下西北电网典型机组之间的功角长时间振荡不平复，但振荡幅度比较小。——龙羊峡一韩二一一李家峡一韩二……灵武韩二靖远韩二一７ｌＪ．．．．．．，．．．。。．．．．．图４陕甘断面一回联络线三相永久故障扰动下西北电网典型发电机的摇摆曲线Ｆｉｇ．４ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎｏｎｅｔｉｅｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎＳｈａａｎｘｉ．Ｇａｎｓｕ３．４联网后西北一新疆电网阻尼特－陛的变化２０１０年西北．新疆电网通过７５０ｋＶ双回线交流弱互联后，动态特性发生了变化。（１）通过小干扰稳定分析表明，互联后的新疆一西北电网存在弱阻尼主导振荡模式，如表３所示。表３联网后西北一新疆电网的振荡模式Ｔａｂ．３ＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＸｉｎｊｉａｎｇｇｒｉｄａｎｄＮｏｒｔｈｗｅｓｔｇｒｉｄ模式１～３是正常阻尼区域振荡模式，暂不考虑；模式４～８是弱阻尼区域振荡模式，其中，模式８是新疆电网机组相对于西北主网机组之间的振荡，振荡频率为Ｏ．６９Ｈｚ，阻尼比仅为０．０１４９，为｜暑３ｐ＼ｒｆ工．９６．电力系统保护与控制该方式下的主导振荡模式，与该模式相关性最强的机组是新疆电网红电１Ｊ。表３中，模式１、２和４为新疆电网内部机群之间的振荡，其中模式４的阻尼比最小，为０．０１９８，较联网前的０．０１０９联网后提高到了０．０１９８，提高了０．００８９，但是仍在０～０．０２之间。模式３和５是西北电网机群之间的振荡，其中模式５阻尼为Ｏ．０１８９，相比联网前的０．０２８８减小了０．００９９，进入弱阻尼范围内。联网后新增加了３个（模式６～８）新疆电网机组相对于西北电网机组的大区域机群之间的振荡模式，阻尼均在０～０．０２之间，属于弱阻尼振荡模式。（２）时域仿真表明，在大干扰下，联网后的新疆电网同样呈现出弱阻尼特性，２２０ｋＶ龟兹一轮胎Ｉ线龟兹侧发生三相永久故障扰动下新疆电网内部典型机组摇摆曲线如图５所示，机组之间接近等幅振荡。Ｏ０８Ｏ６０４０２Ｏ０２０——波波娜一神华一一下板地一神华……准北一神华天富一神华厂、Ａ一＾Ａ＼ｆ：八／、＼厂＼厂厂¨／ＶＶＶＶＶ■■■’■。～一．一了：一＿＿一一一一一＿＿～＿一－～一０３６９ｌ２ｌ５ｌ８２ｌ２４２７３０ｓ图５２２０ｋＶ龟兹一轮胎ｌ线三相永久故障扰动下新疆电网典型发电机摇摆曲线Ｆｉｇ．５ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ—ｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎ２２０ｋＶｌｉｎｅＩＱｉｕｃｉ．Ｌｕｎｔａｉ联网后的西北电网在大干扰下机组之间出现长时间振荡不平复，陕甘断面一回联络线发生三相永久故障扰动下西北电网典型机组摇摆曲线如图６所不。６０４０姜２０Ｏ一２０——龙羊峡韩二——李家峡韩二——靖远—韩二——灵武韩二＾Ｌ、～…ｍ‘！《ｆｖｖＶＶＶＶ图６陕甘断面一回联络线三相永久故障扰动下西北电网典型发电机的摇摆曲线Ｆｉｇ．６Ｃｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎｎｏｒｔｈｗｅｓｔｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎｏｎｅｔｉｅｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎＳｈａａｎｘｉ．Ｇａｎｘｕ新疆一西北电网在大干扰故障方式下，新疆电网机组与西北电网机组之间功角长时间振荡后开始发散，存在弱阻尼情况，陕甘断面一回联络线发生三相永久故障扰动下新疆一西北电网典型发电机的摇摆曲线如图７所示。——准北一韩二二一神华一韩二…一库车电韩二奎屯韩二－－－＼，＼＼ｉ、－。ｊ＼ｖ／＼Ｖ／ｆ／ｓ图７陕甘断面一回联络线三相永久故障扰动下西北电网典型发电机的摇摆曲线Ｆｉｇ．７Ｃｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎｎｏｒｔｈｗｅｓｔｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎｏｎｅｔｉｅｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎＳｈａａｎｘｉ．Ｇａｎｓｕ通过上述计算分析可以看出，２０１０年新疆一西北电网联网后，新疆电网的动态品质有所提高；西北电网动态品质有所降低。同时，联网后还新增加了三个弱阻尼的区域振荡模式。时域仿真结果也表明联网后的系统存在弱阻尼的动态稳定问题。４Ｐｒｏｎｙ分析法校验联网前后主振模式Ｐｒｏｎｙ分析是通过分析信号获取系统模态的一种方法，它用指数函数的线性组合来拟合等间距采样数据。通过分析拟合，可以从给定输入信号下的响应曲线直接得到该曲线所包含振荡模式的频率、阻尼、幅值和相对相位Ｉ¨Ｊ。联网前新疆电网主导振荡模式４相关性最强的机组为波波娜水电，取波波娜水电一神华热电１号机和波波娜水电一苇湖梁１号机功角曲线进行Ｐｒｏｎｙ分析，如表４和表５所示。从表４和表５可以看出，在波波娜水电一神华热电１号机功角曲线和波波娜水电一苇湖梁１号机功角曲线中所含的主振模式的频率是０．２２Ｈｚ，与表１中模式４的频率相符。表４波波娜水电一神华１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．４ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆＢｏｂｏｎａ．Ｓｈｅｎｈｕａｇｅｎｅｒａｔｏｒ７模式振幅衰减因子频率／Ｈｚ阻尼ｔＪ￣／％１１．５４－２．５３６０．２２７１．Ｏ２王佳明，等新疆一西北电网联网前后阻尼特性研究．９７－表５波波娜水电一苇湖梁１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．５ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆＢｏｂｏｎａ－Ｗｅｉｈｕｌｉａｎｇｇｅｎｅｒａｔｏｒ１联网前西北电网振荡模式ｌ相关性最强的机组为蜀河１号机，取蜀河１号机一李家峡１号机和蜀河ｌ号机一龙羊峡１号机功角曲线进行Ｐｒｏｎｙ分析，如表６和表７所示。表６蜀河１号机一李家峡１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．６ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｈｉｖｅｏｆＳｈｕｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ１－Ｌｉｊｉａｘｉａｇｅｎｅｒａｔｏｒ１表７蜀河１号机一龙羊峡１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．７ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆＳｈｕｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒ１－Ｌｏｎｇｙａｎｇｘｉａｇｅｎｅｒａｔｏｒ１从表６和表７可以看出，在蜀河１号机一李家峡１号机功角曲线和蜀河１号机一龙羊峡１号机功角曲线中所含的主振模式的频率是０．６７Ｈｚ，与表２中模式１的频率相符。联网后的新疆一西北电网振荡模式８相关性最强的机组为红电１号机，取红电１号机一神华１号机和红电１号机一龙羊峡１号机功角曲线进行Ｐｒｏｎｙ分析，如８和表９所示。表８红电１号机一神华１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．８ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆＨｏｎｇｄｉａｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ１－Ｓｈｅｎｈｕａｇｅｎｅｒａｔｏｒ１表９红电１号机一龙羊峡１号机功角曲线Ｐｒｏｎｙ分析Ｔａｂ．９ＰｒｏｎｙａｎａｌｙｓｉｓｂａｓｅｄｒｅｓｕｌｔｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｃｕｒｖｅｏｆＨｏｎｇｄｉａｎｇｅｎｅｒａｔｏｒ１一Ｌｏｎｇｙａｎｇｘｉａｇｅｎｅｒａｔｏｒｌ从表８和表９可以看出，在红电ｌ号机一神华１号机功角曲线和红电１号机一龙羊峡１号机功角曲线中所含的主振模式的频率是０．６９Ｈｚ，与表３中模式８的频率相符。５增加联络线后阻尼特性的变化按照电网规划，至２０１５年，新疆与西北电网省际间联络线将增加至４回７５０ｋＶ线路。因此，以２０１０年的网架为基础，考虑将新疆电网与西北电网的联络线增加至４条，进行小干扰稳定分析和时域仿真，与３．４节中未增加联络线时的计算结果进行对比分析。（１）小干扰稳定分析结果如表１０所示。表１０联网后西北一新疆电网的振荡模式Ｔａｂ．１０Ｏｓｃｉｌ１ａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｓａｆｔｅｒｉｎｔｅｒｃｏｎｅｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＸｉｎｊｉａｎｇｇｒｉｄａｎｄＮｏｒｔｈｗｅｓｔｇｒｉｄ由表１０可知，增加联络线后的主导振荡模式阻尼比均大于３％，进入正常阻尼范围内。（２）时域仿真结果如下：（ａ）新疆电网２２０ｋＶ龟兹一轮胎Ｉ线龟兹侧发生三相永久故障扰动下，新疆典型机组摇摆曲线如图８所示。——波波娜神华…・天富神华一－下板地一神华……准北神华图８２２０ｋＶ龟兹一轮胎ｌ线三相永久故障扰动下新疆电网典型发电机摇摆曲线Ｆｉｇ．８ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ—ｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎ２２０ｋＶ—ｌｉｎｅＩＱｉｕｃｉＬｕｎｔａｉ（ｂ）陕甘断面一回联络线发生三相永久故障的大扰动，西北电网典型发电机的摇摆曲线如图９所刁。（Ｃ）陕甘断面一回联络线发生三相永久故障的大扰动，新疆一西北电网典型发电机的摇摆曲线如图１０所示。４０３０２０墨１０春０—１０—２０——龙羊峡一韩二灵武一韩＝……李家峡一韩二二靖远一韩二ｊ＾、一－－４ｆ．．．．．．．．，。．。．．．．１０３６９ｌ２Ｉ５１２ｌ２４２７３Ｕｔ／ｓ图９陕甘断面一回联络线三相永久故障扰动下西北电网典型发电机摇摆曲线Ｆｉｇ．９ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＮｏｒｔｈｗｅｓｔｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎｏｎｅｔｉｅｌｊｎｅｂｅｔｗｅｅｎＳｈａａｎｘｉ．Ｇａｎｓｕ．９８．电力系统保护与控制１２０９Ｏ曲６０嘏督３００——神华韩二……库车电韩三一一准北韩二奎屯韩二一、，、’。～一。。＿ｌｌ、，＾／ｖ、一＼………～…一０３６９１２１５ｔ／ｓ图１０陕甘断面一回联络线三相永久故障扰动下新疆一西北电网典型发电机的摇摆曲线Ｆｉｇ．１０ＣｕｒｖｅｓｏｆｐｏｗｅｒａｎｇｌｅｓｗｉｎｇｏｆｇｅｎｅｒａｔｏｒｓｉｎＸｉｎｊｉａｎｇ・－Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔｐｏｗｅｒｇｒｉｄｕｎｄｅｒｔｈｒｅｅ－－ｐｈａｓｅｐｅｒｍａｎｅｎｔｆａｕｌｔｏｎｏｎｅｔｉｅｌｉｎｅｂｅｔｗｅｅｎＳｈａａｎｘｉ．Ｇａｎｓｕ由上述曲线可以看出，增加联络线后，新疆一西北电网的系统阻尼特性得到明显改善，机组的功角曲线在经过一段时间振荡之后迅速平息恢复稳定，且振幅也较未增加联络线时小得多。６结论本文对新疆一西北电网联网前后系统动态运行特性进行了分析计算，结果表明：对于大区电网互联系统，相对系统内电抗来说，较大的联络线电抗将显著降低联网系统的阻尼比，从而使整个互联系统的动态稳定性降低，增加联络线能有效地改善系统的阻尼特性。因此在考虑大区电网互联时应尽快加强互联电网间的网架结构，降低联络线电抗，以提高系统动态稳定性。因此，建议进一步加快新疆一西北电网联络线建设。在电网建设过渡期可考虑采用加装ＰＳＳ、降低联络线传输功率等方法抑制区域间的低频振荡。参考文献［１］朱方，赵红光，刘增煌，等．大区电网互联对电力系统动态稳定性的影响［Ｊ］．中国电机工程学报，２００７，２７（１）：１－７．ＺＨＵＦａｎｇ，ＺＨＡＯＨｏｎｇ・ｇｕａｎｇ，ＬＩＵＺｅｎｇ－ｈｕａｎｇ，ｅｔａ１．Ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｌａｒｇｅｐｏｗｅｒｇｒｉｄｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｏｎｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ】．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００７，２７（１）：１．７．［２］刘取．电力系统稳定性及发电机励磁控制［Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００７：３８８．４１３．ＬＩＵＱｕ．Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｇｅｎｅｒａｔｏｒｅｘｃｉｔａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００７：３８８．４１３．［３］ＫｕｎｄｕｒＰ．Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｃｏｎｔｒｏｌ［Ｍ］．Ｃａｎａｄａ：ＣＲＣＰｒｅｓｓ．［４］朱方，汤涌，张东霞，等．我国交流互联电网动态稳定性问题的研究及解决策略［Ｊ］．电网技术，２００４，２８（１５）：１．５．ＺＨＵＦａｎｇ，ＴＡＮＧＹｏｎｇ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ－ｘｉａ，ｅｔａ１．ＳｔｕｄｙｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆＡＣｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄａｒｅａｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄｔｈｅｉｒｓｏｌｕｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，２８（１５）：１．５．［５］邓集祥，贺建明，姚天亮，等．大区联网条件下四川电网低频振荡分析［Ｊ】．电网技术，２００８，３２（１７）：７８．８３．—ＤＥＮＧＪｉ．ｘｉａｎｇ，ＨＥＪｉａｎｍｉｎｇ，ＹＡＯＴｉａｎ－ｌｉａｎｇ，ｅｔａ１．ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉＵａｔｉｏｎｆｏｒＳｉｃｈｕａｎｐｏｗｅｒｇｒｉｄｉｎｌａｒｇｅｓｃａｌｅｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００８，３２（１７）：７８．８３．［６］ＺＨＵＦａｎｇ，ＬＩＵＺｅｎｇ・ｈｕａｎｇ，ＣＨＵＬｉｕ．ＡｃｈｉｅｖｅｍｅｎｔａｎｄｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙｂｙＰＳＳ／ｅｘｃｉｔａｆｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｉｎＣｈｉｎａ［Ｃ］．／／１ＥＥＥＰＥＳ２００４ＧｅｎｅｒａｌＭｅｅｔｉｎｇ．Ｄｅｎｖｅｒ（ＵＳＡ、：２００４．［７］芦晶晶，郭剑，田芳，等．基于Ｐｒｏｎｙ方法的电力系统振荡模式分析及ＰＳＳ参数设计［Ｊ］．电网技术，—２００４，２８（１５）：３１４４．ＬＵＪｉｎｇ－ｊｉｎｇ，ＧＵＯＪｉａｎ，ＴＩＡＮＦａｎｇ，ｅｔａ１．ＰｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｓｃｉｌｌｍｉｏｎｍｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＰＳＳｂａｓｅｄｏｎＰｒｏｎｙｍｅｔｈｏｄ［Ｊ１．—ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００４，２８（１５）：３１４４．［８］ＭｉｌａｎｏｖｉｃＪＶＤａｍｐｉｎｇｏｆｔｈｅｌｏｗ－￣ｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ［Ｊ］．ＩＥＥＰｒｏｃｏｎＧｅｎｅｒ，Ｔｒａｎｓｍ．ａｎｄＤｉｓｔｒｉｂ，２００２，１４９（６）：７５３．７６０．［９］ＩＥＥＥ／ＣＩＧＲＥｊｏｉｎｔｔａｓｋｆｏｒｃｅｏｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｔｅｒｍｓａｎｄｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｃｌａｓｓｉｔｉｃａｔｉｏｎｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ『Ｊ１．ＩＥＥＥＴｒａｎｓｏｎＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍｓ，２００４，１９（３）：１３８７．１４０１．［１Ｏ］余贻鑫，李鹏．大区电网弱互联对互联系统阻尼和动态稳定性的影响［Ｊ】．中国电机工程学报，２００５，—２５（１１）：６１１．ＹＵＹｉ．ｘｉｎ，ＬＩＰｅｎｇ．Ｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｗｅａｋｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆｂｕｌｋｐｏｗｅｒｇｒｉｄｓｔｏｄａｍｐｉｎｇａｎｄｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙ『Ｊ１．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＥＥ，２００５，２５（１１）：６．１１．［１１］李杨楠，刘文颖，潘炜，等．西北７５０ｋｖ电网动态稳定特性分析和控制筇略［Ｊ］．电网技术，２００７，３１（１２）：６３．６８．ＬＩＹａｎｇ．ｎａｎ，ＬＩＵｗｅｎ－ｙｉｎｇ，ＰＡＮｗｅｉ，ｅｔａ１．Ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｄｙｎａｍｉｃｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆ７５０ｋＶｎｏｒｔｈｗｅｓｔＣｈｉｎａｐｏｗｅｒｇｒｉｄａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｉｔｓｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００７，３１（１２）：６３．６８．收稿日期：２００９－０９－１７；—修回Ｅｌ期：２００９１Ｏ－１９作者简介：王佳明（１９８５一），男，博士研究生，研究方向为电力系统分析、运行与控制；Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎＮｉａｍｉｎｇ１３８＠１６３．ｃｏｍ刘文颖（１９５５一），女，教授，博士生导师，从事电力系统分析、运行与控制及电力系统智能调度研究工作；牛拴保（１９７８一），男，工程师，从事电网生产调度工作。