第28卷第34期 中国电机工程学报 ol.28No.34Dec.5,2008 802008年12月5日 Proceedings of the CSEE 2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013(2008)34-0080-07 中图分类号：TM73 文献标志码：A 学科分类号：470-40 原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响 王官宏，陶向宇，李文锋，刘增煌，赵红光 (中国电力科学研究院，北京市海淀区100192) Influence of Turbine Governor on Power System Dynamic Stability WANG Guan-hong,TAO Xiang-yu,LI Wen-feng,LIU Zeng-huang,ZHAO Hong-guang (China Electric Power Research Institute,Haidian District,Beijing 100192,China) ABSTRACT:With the construction and development of power 从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。 grids interconnection,the problem of power system dynamic 从时域和频域2方面对机理分析结论进行了验证。建立了 stability becomes more and more important.As one of the key △)-△坐标系，研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负 elements of the power system,turbine governor plays an 阻尼的区间。在Phillips-Heffron模型中引入了原动机调节系 important role in sticking up for the system stability and the 统传递函数模型，对其进行了频率响应特性及阻尼特性分 power supply quality.In order to study the dynamic stability of 析，提出了分界频率的概念，并得出了一般性结论。在单机 the inter-connected power systems better,it is necessary to 无穷大系统和多机系统中，研究了原动机调节系统主要参数 study the impact of turbine governor on the dynamic stability 对电力系统动态稳定的影响，通过频域小干扰计算和时域 of power system.This paper describes the mechanism of Proy分析，验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系 turbine governor's impact on the power system dynamic 统对电力系统动态稳定的影响，除了与调节系统本身参数有 stability.The conclusions of the mechanism are verified from 关外，还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程 both of time domain and frequency domain.A AwA 度有关。 coordinates system has been established and the regions where 关键词：电力系统：原动机调节系统：机理分析：动态稳定 turbine governor would constitute positive or negative damping to the oscillation modes have been found out.By add the 0引言 turbine governor's transfer function to the Phillips-Heffron model,analyses of frequency response and damping 跨大区互联电网的建设和发展中，电力系统动 characteristics of the turbine governor has been done,and a 态稳定问题日渐突出山。当前，发电机励磁系统对 general conclusion has been obtained.Further more,the 电网稳定的研究已经取得较大进展四。电力系统稳 concept of boundary frequency is being introduced.The 定器(power system stabilizer,PSS)的广泛应用成功 influence of some key parameters of turbine governor on power 的解决了由于自动电压调节器引起的系统负阻尼 system dynamic stability has been studied,mainly with small 问题34。在电网的动态过程中，原动机调节系统的 signal analysis and Prony calculation.The results prove the 影响也应进行深入研究。 mechanism is correct.The influence of turbine governor on the 原动机调节系统作为电力系统中的一个重要环 power system dynamic stability is associated with not only its model and parameters,but also the oscillation frequency and 节，承担着系统调频、调峰的任务，对于维护系统 participation factor of the unit to one oscillation model. 稳定和提高电能质量都起着非常重要的作用：为更 好地开展大区域互联电网稳定性分析，研究原动机 KEY WORDS:power system:turbine governor: mechanism analysis:dynamic stability 调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。 随着科学技术和制造工艺的快速提高，现运行 摘要：随着电网的发展、互联系统的形成和发展，电力系统 的原动机调节系统的性能得到了很大程度的改善， 动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的 一个重要部分，在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重 对一些老的机械液压式调节系统和电气液压式调 要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析，研究 节系统大都进行了改造。原动机调节系统的动态特 原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文 性、响应速度得到极大的提高，在电力系统遭受扰第 28 卷 第 34 期 中 国 电 机 工 程 学 报 Vol.28 No.34 Dec. 5, 2008 80 2008 年 12 月 5 日 Proceedings of the CSEE ©2008 Chin.Soc.for Elec.Eng. 文章编号：0258-8013 (2008) 34-0080-07 中图分类号：TM 73 文献标志码：A 学科分类号：470⋅40 原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响 王官宏，陶向宇，李文锋，刘增煌，赵红光 (中国电力科学研究院，北京市 海淀区 100192) Influence of Turbine Governor on Power System Dynamic Stability WANG Guan-hong, TAO Xiang-yu, LI Wen-feng, LIU Zeng-huang, ZHAO Hong-guang (China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT: With the construction and development of power grids interconnection, the problem of power system dynamic stability becomes more and more important. As one of the key elements of the power system, turbine governor plays an important role in sticking up for the system stability and the power supply quality. In order to study the dynamic stability of the inter-connected power systems better, it is necessary to study the impact of turbine governor on the dynamic stability of power system. This paper describes the mechanism of turbine governor’s impact on the power system dynamic stability. The conclusions of the mechanism are verified from both of time domain and frequency domain. A ∆ω−∆δ coordinates system has been established and the regions where turbine governor would constitute positive or negative damping to the oscillation modes have been found out. By add the turbine governor’s transfer function to the Phillips-Heffron model, analyses of frequency response and damping characteristics of the turbine governor has been done, and a general conclusion has been obtained. Further more, the concept of boundary frequency is being introduced. The influence of some key parameters of turbine governor on power system dynamic stability has been studied, mainly with small signal analysis and Prony calculation. The results prove the mechanism is correct. The influence of turbine governor on the power system dynamic stability is associated with not only its model and parameters, but also the oscillation frequency and participation factor of the unit to one oscillation model. KEY WORDS: power system；turbine governor；mechanism analysis；dynamic stability 摘要：随着电网的发展、互联系统的形成和发展，电力系统 动态稳定问题日渐突出。原动机调节系统作为电力系统中的 一个重要部分，在维护系统稳定和提高电能质量等方面有重 要的作用。为了更好地开展区域互联电网稳定性分析，研究 原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要。该文 从机理上研究原动机调节系统对电力系统动态稳定的影响。 从时域和频域 2 方面对机理分析结论进行了验证。建立了 ∆ω−∆δ坐标系，研究得出了原动机调节系统提供正阻尼或负 阻尼的区间。在 Phillips-Heffron 模型中引入了原动机调节系 统传递函数模型，对其进行了频率响应特性及阻尼特性分 析，提出了分界频率的概念，并得出了一般性结论。在单机 无穷大系统和多机系统中，研究了原动机调节系统主要参数 对电力系统动态稳定的影响，通过频域小干扰计算和时域 Prony 分析，验证了机理分析结论的正确性。原动机调节系 统对电力系统动态稳定的影响，除了与调节系统本身参数有 关外，还与系统振荡频率以及机组对某个振荡模式的相关程 度有关。 关键词：电力系统；原动机调节系统；机理分析；动态稳定 0 引言 跨大区互联电网的建设和发展中，电力系统动 态稳定问题日渐突出[1]。当前，发电机励磁系统对 电网稳定的研究已经取得较大进展[2]。电力系统稳 定器(power system stabilizer，PSS)的广泛应用成功 的解决了由于自动电压调节器引起的系统负阻尼 问题[3-4]。在电网的动态过程中，原动机调节系统的 影响也应进行深入研究。 原动机调节系统作为电力系统中的一个重要环 节，承担着系统调频、调峰的任务，对于维护系统 稳定和提高电能质量都起着非常重要的作用；为更 好地开展大区域互联电网稳定性分析，研究原动机 调节系统对电力系统动态稳定的影响十分必要[5]。 随着科学技术和制造工艺的快速提高，现运行 的原动机调节系统的性能得到了很大程度的改善， 对一些老的机械液压式调节系统和电气液压式调 节系统大都进行了改造。原动机调节系统的动态特 性、响应速度得到极大的提高，在电力系统遭受扰