CN112162480A - 一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统，其中，所述仿真方法包括：将故障类型进行故障模式归类；分析故障模式，得到影响振荡的参数；根据影响故障的参数，进行建模仿真；仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。确定引发功率振荡因素，通过抑制引发功率振荡措施，减少火力组功率振荡带来的故障，减少维修次数，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及功率振荡技术领域，特别一种涉及了功率振荡的仿真方法。
背景技术
随着电网规模和结构的日益复杂，各类控制装置在电力系统中普及，机组侧辅助调节系统亦随之增加，机组调节性能提高的同时却对其动态稳定性产生了不利的影响。高灵敏度的辅助调节能力与机组稳定性不协调，使得近年来机组侧引发的功率振荡事故频发，严重威胁电网的安全稳定性。为了研究抑制或消除机组侧引发功率振荡故障的手段，需要综合考虑发电机组与电气系统的相互影响，探寻发电机组侧导致此类低频功率振荡发生的原因。且依据现有的经典原动机及其调速系统模型进行仿真时，往往无法难以对故障场景进行模拟复现和诊断分析。因此亟需对火电机组的工作特性进行深入分析，有必要建立完整的火电机组模型，包括锅炉，调速系统等，研究造成低频振荡的可能影响因素并予以解决。而今并没有一种系统的仿真方法综合研究触发功率振荡的影响因素及机理，采取有效的措施抑制功率振荡。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，本发明提供了一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统，对火电机组的功率振荡进行分析，研究触发功率振荡的影响因素及机理，采取有效措施抑制功率振荡。
一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括：将故障类型进行故障模式归类；分析故障模式，得到影响振荡的参数；根据影响故障的参数，进行建模仿真；仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。
所述将故障类型进行故障模式归类，包括：分析所述故障类型发生功率振荡的原因，将故障类型的影响因素进行区分，归纳故障模式；所述故障模式，包括调速系统快速动作、PID控制器参数的设定不合理、控制系统延时、阀门流量特性偏大。
所述分析故障模式，包括：通过结合功率振荡负阻尼机理及强迫功率振荡机理，推导调速系统引发功率振荡的数学模型，综合分析火电机组的故障模式，得到影响振荡的参数。
所述调速系统快速动作，包括：不考虑原动机模型中再热器之后的部分，由转速增量到机械转矩增量的关系表达式，其中s＝jω，进一步代入式化简可得：
式中，Kp为调速器放大倍数，FHP为汽轮机高压缸功率比例，To、Tch分别为油动机时间常数和蒸汽容积时间常数；
由此可以看出，阻尼系数KD的大小由Kp、To、Tch共同决定；Kp、T0、Tch的取值不当都可能会引起系统的功率振荡，影响系统的稳定性。
所述PID控制器参数的设定不合理，包括：
调速器PI控制器的比例环节倍数Kp是转速不等率的倒数，即
其中：
式中，n0为额定转速，Δn为转速偏差，P0为额定功率，ΔP为机组响应转速偏差Δn所输出的一次调频功率调整量；|ΔP|随着Kp的增大而增大，Kp的增大会使调速系统对频率变化变得更加敏感，极易出现功率振荡。
所述控制系统延时，包括：传统的火电机组采用的是机械液压式调速系统，容易出现杆卡涩故障，导致调节系统出现迟缓现象；信号传输延迟的时间过长，控制指令滞后所要控制对象的实时值较为严重，超出出系统自身调节能力的范围，则会出现控制指令的反向调节，此时被控参数将会失稳，从而引发系统出现功率振荡的现象。
所述阀门流量特性偏差，包括：以阀门的蒸汽流量特性表示调节阀门开度和通过该阀门的蒸汽流量之间的关系；目前火电机组采用数字电液型调速系统阀门流量特性是非线性的；为了提高汽轮机调节作用的线性度，一般采用配汽函数对汽轮机流量特性进行修正；汽轮机特性良好性与配汽函数的正确性密切相关，否则就会出现例如配汽方式切换时负荷波动大、调节阀晃动等情况，很有可能会触发功率振荡现象。
所述进行建模仿真，包括：基于机理模型的方法，建立影响模型来准确仿真，输入参数，参数设定为初始值，通过改变影响振荡的参数来进行仿真；所述影响模型包括调速器、执行机构模型、单再热式汽轮机模型。
可选的，对模型进行验证，将模型仿真结果与实测结果进行对比，确定模型准确性。
可选的，所述进行建模仿真，包括：针对所述调速系统快速动作的仿真方法是逐渐增大执行油动机时间常数，增大调速系统的放大倍数；针对所述PID控制器参数的设定不合理的仿真方法是逐渐增大调速器的PID控制器的比例环节倍数；针对所述控制系统延时的仿真方法是在执行机构和原动机之间加入一信号传输延迟环节；针对所述阀门流量特性偏大的仿真方法是在执行机构和原动机之间加入一简化后的线性阀门流量特性函数。
所述仿真分析，包括：引发系统功率振荡的故障模式进行仿真分析，得到相应的响应曲线；选定Prony算法中的辨识阶数、采样总数和采样周期，将仿真得到的功率响应曲线输入到Prony算法中，确定特征量，利用特征量对系统参数进行辨识得到特征参数，根据各类引发功率振荡的因素提出抑制措施。
一种不同故障模式触发功率振荡的仿真分析系统，所述仿真分析装置包括数据处理模块、建模模块、仿真分析模块；所述数据处理模块用于分析发生功率振荡的原因，得到影响振荡的参数；所述建模模块用于根据影响故障的参数，进行建模仿真；所述仿真分析模块仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。
本发明实施例中提供的一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统，对故障类型影响因素及机理进行分析，通过建立模型仿真分析确定引发功率振荡因素。本发明提供的方法确定引发功率振荡因素，通过抑制引发功率振荡措施，减少火力组功率振荡带来的故障，减少维修次数，节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统的流程示意图。
图2是一种不同故障模式触发功率振荡的仿真系统的系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1，图1是一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统的流程示意图。
参阅图1一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统，所述仿真方法包括：将故障类型进行故障模式归类101；分析故障模式，得到影响振荡的参数102；根据影响故障的参数，进行建模仿真103；仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施104。
将故障类型进行故障模式归类101。分析所述故障类型发生功率振荡的原因，将故障类型的影响因素进行区分，归纳故障模式中；所述故障模式，包括调速系统快速动作、PID控制器参数的设定不合理、控制系统延时、阀门流量特性偏大。
其中，调速系统放大倍数过大、油动机常数过大等故障属于调速系统快速动作故障模式；比例环节倍数和积分环节倍数设定不当、调频增益过大等属于PID控制器参数的设定不合理故障模式；气阀阀杆或油动机活塞杆卡涩、机械部件卡涩或严重磨损、错油滑阀口的过封度不佳等属于控制系统延时故障模式；调节阀卡涩、汽轮机控制油压力波动、机组老化、新建机组引起的流量特性发生偏差等属于阀门流量特性偏大故障模式。
分析故障模式，得到影响振荡的参数102。通过结合功率振荡负阻尼机理及强迫功率振荡机理，分析火电机组的调速系统故障类型，得到影响振荡的参数。
1.对调速系统快速动作进行分析。
以单元机组为例，发电机为经典二阶模型，其转子二阶微分方程如下。
式中，H为转子惯性时间常量，δm为发电机功角，ω0为基准角速度，KD为阻尼系数，Pm、ω分别为机械功率标幺值、转子角速度标幺值，KS为同步力矩系数，ΔPm为机械功率变化量。
研究系统的固有阻尼时，可以忽略机械功率变化量，即ΔPm＝0，解得二阶齐次微分方程的时域解为：
式中，A0、
为常数，大小由初始条件所决定；α为阻尼因子，ζ为系统阻尼比。
如果α＞0，受到扰动后，系统会随着时间的增加做衰减振荡直至稳定状态；如果火电机组在某些不恰当的控制下使得α＜0，幅值会随着时间的增加呈指数方式增长，从而引发功率振荡，系统失去稳定。
不考虑原动机模型中再热器之后的部分，由转速增量到机械转矩增量的关系表达式如下所示：
式中，Kp为调速器放大倍数，FHP为汽轮机高压缸功率比例，T0、Tch分别为油动机时间常数和蒸汽容积时间常数。
其中s＝jω，进一步代入式(3)化简可得：
由(4)可以看出，阻尼系数KD的大小由Kp、To、Tch共同决定。
由式(2)可知KD的正负直接关系到系统在不恰当的控制下是否会发生功率振荡。所以Kp、T0、Tch的取值不当都可能会引起系统的功率振荡，影响系统的稳定性。
2.对PID控制器参数设定不当分析。
2.1比例环节倍数和积分环节倍数设定不当。
汽轮机调速器的负荷控制回路普遍采用的上PI调节器。如果PI调节器的控制参数设置不当，会影响系统的控制性能，甚至在系统受到某些扰动的情况下，影响其输出的调门开度指令Pcv，从而导致执行机构输出的汽轮机调门开度Pgv出现波动，进一步导致功率振荡现象的发生，影响系统的稳定性。除此之外，Kp、Ki配合的不合适，可能会出现系统响应过慢且调节时间过长，迅速调节的能力变差，甚至在极端的条件下出现过调作用过强，出现振荡情况。
2.2调频增益过大。
调速器PID控制器的比例环节倍数Kp是转速不等率的倒数，即
其中：
n0、Δn分别为额定转速和转速偏差；P0、ΔP分别为额定功率与机组响应转速偏差Δn所输出的一次调频功率调整量。
由式(5)可得：
所以由式中(6)可知一次调频的贡献量|ΔP|与Kp的大小有关，其随着Kp的增大而增大。
为了满足机组的调频能力，增大调频增益即增大KP，但Kp的增大会使得调速系统对频率的变化变得更加敏感。当过于敏感时，在一些工况下可能会使得调频指令的输出量出现突变的情况，极其容易造成功率振荡。汽轮机转速不等率过小，即Kp过大，机组功率控制容易失稳，极易诱发电力系统的功率振荡。
3.对控制系统延时分析。
传统的火电机组采用的是机械液压式调速系统，容易出现杆卡涩故障，导致调节系统出现迟缓现象；信号传输延迟的时间过长，控制指令滞后所要控制对象的实时值较为严重，超出出系统自身调节能力的范围，则会出现控制指令的反向调节，此时被控参数将会失稳，从而引发系统出现功率振荡的现象。
4.对阀门流量特性偏差分析。
汽轮机入口蒸汽阀门由多个调节阀构成，并共同控制进汽量，且每个调节阀的开启顺序以及开度是不同的。以阀门的蒸汽流量特性表示调节阀门开度和通过该阀门的蒸汽流量之间的关系。目前火电机组采用数字电液型调速系统阀门流量特性是非线性的。为了提高汽轮机调节作用的线性度，一般采用配汽函数对汽轮机流量特性进行修正。
汽轮机特性是否良好与配汽函数的正确性密切相关，否则就会出现例如配汽方式切换时负荷波动大、调节阀晃动等情况，很有可能会触发功率振荡现象。用一分段线性函数来表征汽轮机阀门流量特性，即：
式中：Ax为f(x)的斜率；x2为相对于x1小开度变化范围内的稳态等效阀位。不同工况下的A值不同，且当阀门流量特性存在偏差是A≠1。
根据影响故障的参数，进行建模仿真103；建立了考虑锅炉等装置影响的汽轮机及调节系统模型。进行建模仿真；该模型可反映热力系统动态特性及对机组功率响应的影响，有助于揭示在汽轮机组孤立建模环境下难以解释的一些现象，可仿真典型故障模式引发的机组功率振荡现象。
输入火电机组参数，参数设定为初始值，通过改变影响振荡的参数来进行仿真。基于机理模型的方法，建立影响模型来准确仿真。
不同故障类型的仿真方法如下表所示。
表1不同故障类型仿真方法
为了准确仿真机组功率振荡现象，基于机理模型的方法，建立考虑锅炉等装置影响的汽轮机及调节系统模型。输入火电机组参数，参数设定为初始值，通过改变影响振荡的参数来进行仿真。将所建立考虑锅炉等装置影响的汽轮机及调节系统模型，其仿真结果与实测数据对比，若数据吻合，证明了模型的有效性，为机组功率振荡现象的仿真分析奠定了基础。
某火电机组系统各模块参数初值如表2所示。
表2系统各模块主要参数
输入各种参数，并根据各参数的关联建立模型，为仿真分析提供有效的数据。根据各参数的关联建立调速器模型、执行机构模型、单再热式汽轮机模型。将仿真结果与实测结果进行比较，对模型进行仿真验证，确认模型的准确性。
仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施104。对引发系统功率振荡的各种故障模式进行仿真分析，得到相应的响应曲线，如转子转速、电磁功率、发电机功角、调门开度的响应曲线，选定Prony算法中的辨识阶数、采样总数和采样周期，，将仿真得到的功率响应曲线输入到Prony算法中，确定特征量，利用特征量对系统参数进行辨识得到特征参数，根据各类引发功率振荡的因素提出抑制措施。
设置初始功率给定额Pref为0.75p.u.，转速定值ωm为1p.u.，仿真时间为30s。仿真开始，会经过短时间的暂态波动过程，之后系统从初始状态进入到工况稳定状态，可以近似代表实际机组的稳定运行工况，将该状态作为后续仿真的初始状态。
PID控制器参数设定不当仿真：将调速器的PID控制器的比例环节倍数KP由初始值0.08分别增大至0.1、0.13，其余参数不变，然后初始功率标幺值设定为0.75的稳定工况下进行仿真。
油动机时间常数To设定不当仿真：将执行机构的油动机时间常数To由初始值1.192分别逐渐增大至2.5、4，其余参数不变，然后初始功率标幺值设定为0.75的稳定工况下进行仿真。
控制系统延时仿真：在执行机构和原动机之间加入信号传输延迟环节。分别设置延迟时间为3s和5s，其余参数不变。
阀门流量特性偏差仿真：在执行机构和原动机之间加入一线性阀门流量特性函数，分别设置A＝1.01、1.03，其余参数不变。
基于Prony算法辨别得到各类故障模式下功率振荡特征参数如表3所示。
表3各类故障模式下电磁功率辨识结果
由表3可知，由于汽轮机调速系统故障而触发机组功率振荡时，汽轮机调门开度均存在震荡现象，其时频特征与机组功率振荡相似。
因汽轮机调速系统PID控制器参数设定不当、阀门流量特性不佳、油动机时间参数设定不当而触发机组功率振荡，电磁功率响应的主导振荡频率范围依次在0.5-1.0Hz、1-1.5Hz、2.3-2.5Hz，不同故障模式触发的功率振荡频率等参数亦存在差异性分布。
根据各类引发功率振荡的因素提出抑制措施。调速系统快速动作故障模式的抑制措施，增大系统阻尼，推进机组PSS的安装使用和模型更新；同时合理控制油动机时间常数及调速系统放大倍数。PID控制器参数设定不当故障模式的抑制措施，定期全面清查机组调速系统的控制回路与参数，保证实际装置与设计接线一致。同时建立机组调速调节系统的内部参数文件，在机组投运前详细核对调节器全部参数，防止调节器参数误复位、误整定。控制系统延时的抑制措施，在机组的一次调频回路中增加相位超前滞后补偿环节，通过动态调节增加系统阻尼，可以抑制功率振荡的发生。阀门流量特性偏差的抑制措施，机组在调试期进行原动机关闭时间及调门动态特性测试，获取准确的调门流量特性函数，并以此整定控制参数。
建立了考虑锅炉等装置影响的汽轮机及调速系统模型，对触发机组功率振荡的因素进行仿真分析，基于Prony算法辨识了功率振荡特征参数。有助于查找引发功率振荡的主要因素，并对采用应用措施具有参考意义。
参阅图2，图2是一种不同故障模式触发功率振荡的仿真系统的系统结构示意图。
一种不同故障模式触发功率振荡的仿真系统，其特征在于，所述仿真分析装置包括归类模块201、数据处理模块202、建模模块203、仿真分析模块204；所述归类模块201用于将故障类型进行故障模式归类；所述数据处理模块202用于分析故障模式，得到影响振荡的参数；所述建模模块203用于根据影响故障的参数，进行建模仿真；所述仿真分析模块204用于仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。
归类模块201分析所述故障类型发生功率振荡的原因，将故障类型的影响因素进行区分，不同的故障类型归纳不同故障模式。
数据处理模块202通过结合功率振荡负阻尼机理及强迫功率振荡机理，推导了调速系统引发功率振荡的数学模型，综合分析火电机组的故障类型，得到影响振荡的参数。
建模模块203基于机理模型的方法，建立影响模型来准确仿真，输入参数，参数设定为初始值，通过改变影响振荡的参数来进行仿真。
仿真分析模块204对引发系统功率振荡的各种故障模式进行仿真分析，得到相应的响应曲线，如转子转速、电磁功率、发电机功角、调门开度的响应曲线，选定Prony算法中的辨识阶数、采样总数和采样周期，，将仿真得到的功率响应曲线输入到Prony算法中，确定特征量，利用特征量对系统参数进行辨识得到特征参数。
本发明实施例中提供的一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法及系统，对故障类型影响因素及机理进行分析，通过建立模型仿真分析确定引发功率振荡因素。本发明提供的方法确定引发功率振荡因素，通过抑制引发功率振荡措施，减少火力组功率振荡带来的故障，减少维修次数，节约成本。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，ReadOnly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的进行了详细介绍，本文中应采用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种不同故障模式触发功率振荡的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括：
将故障类型进行故障模式归类；
分析故障模式，得到影响振荡的参数；
根据影响故障的参数，进行建模仿真；
仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。
2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述将故障类型进行故障模式归类，包括：
分析所述故障类型发生功率振荡的原因，将故障类型的影响因素进行区分，归属故障模式；
所述故障模式，包括调速系统快速动作、PID控制器参数的设定不合理、控制系统延时、阀门流量特性偏大。
3.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述分析故障模式，包括：
通过结合功率振荡负阻尼机理及强迫功率振荡机理，推导调速系统引发功率振荡的数学模型，综合分析火电机组的故障模式，得到影响振荡的参数。
4.根据权利要求2或3其中一个所述的仿真方法，其特征在于，所述调速系统快速动作，包括：
研究系统的固有阻尼；
不考虑原动机模型中再热器之后的部分，由转速增量到机械转矩增量的关系表达式，其中s＝jω，进一步代入式化简可得：
式中，δm为发电机功角，ω为转子角速度标幺值，KD为阻尼系数，KS为同步力矩系数，Kp为调速器放大倍数，FHP为汽轮机高压缸功率比例，To、Tch分别为油动机时间常数和蒸汽容积时间常数；
由此可以看出，阻尼系数KD的大小由Kp、To、Tch共同决定；
Kp、T0、Tch的取值不当都可能会引起系统的功率振荡，影响系统的稳定性。
5.根据权利要求2或3其中一个所述的仿真方法，其特征在于，所述PID控制器参数的设定不合理，包括：
调速器PI控制器的比例环节倍数Kp是转速不等率的倒数，即
其中：
式中，n0为额定转速，Δn为转速偏差，P0为额定功率，ΔP为机组响应转速偏差Δn所输出的一次调频功率调整量；|ΔP|随着Kp的增大而增大，Kp的增大会使调速系统对频率变化变得更加敏感，极易出现功率振荡。
6.根据权利要求2或3其中一个所述的仿真方法，其特征在于，所述故障模式，包括：
所述控制系统延时，传统的火电机组采用的是机械液压式调速系统，容易出现杆卡涩故障，导致调节系统出现迟缓现象；信号传输延迟的时间过长，控制指令滞后所要控制对象的实时值较为严重，超出系统自身调节能力的范围，则会出现控制指令的反向调节，此时被控参数将会失稳，从而引发系统出现功率振荡的现象；
所述阀门流量特性偏差，以阀门的蒸汽流量特性表示调节阀门开度和通过该阀门的蒸汽流量之间的关系；目前火电机组采用数字电液型调速系统阀门流量特性是非线性的；为了提高汽轮机调节作用的线性度，一般采用配汽函数对汽轮机流量特性进行修正；汽轮机特性良好性与配汽函数的正确性密切相关，否则就会出现例如配汽方式切换时负荷波动大、调节阀晃动等情况，很有可能会触发功率振荡现象。
7.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述进行建模仿真，包括：
基于机理模型的方法，建立影响模型来准确仿真，输入参数，参数设定为初始值，通过改变影响振荡的参数来进行仿真；
所述影响模型包括调速器、执行机构模型、单再热式汽轮机模型；
对模型进行验证，将模型仿真结果与实测结果进行对比，确定模型准确性。
8.根据权利要求2或7其中一项所述的仿真方法，其特征在于，所述进行建模仿真，包括：
针对所述调速系统快速动作的仿真方法是逐渐增大执行油动机时间常数，增大调速系统的放大倍数；
针对所述PID控制器参数的设定不合理的仿真方法是逐渐增大调速器的PID控制器的比例环节倍数；
针对所述控制系统延时的仿真方法是在执行机构和原动机之间加入一信号传输延迟环节；
针对所述阀门流量特性偏大的仿真方法是在执行机构和原动机之间加入一简化后的线性阀门流量特性函数。
9.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述仿真分析，包括：
引发系统功率振荡的故障模式进行仿真分析，得到相应的响应曲线；
选定Prony算法中的辨识阶数、采样总数和采样周期，将仿真得到的功率响应曲线输入到Prony算法中，确定特征量，利用特征量对系统参数进行辨识得到特征参数，根据各类引发功率振荡的因素提出抑制措施。
10.一种不同故障模式触发功率振荡的仿真系统，其特征在于，所述仿真分析装置包括归类模块、数据处理模块、建模模块、仿真分析模块；
所述归类模块用于将故障类型进行故障模式归类；
所述数据处理模块用于分析故障模式，得到影响振荡的参数；
所述建模模块用于根据影响故障的参数，进行建模仿真；
所述仿真分析模块用于仿真分析，确认引发振荡影响因素，提出抑制措施。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103151788A (zh) * | 2012-12-29 | 2013-06-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种电力系统功率振荡事故仿真重现系统 |
| CN110556840A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-10 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种燃气轮发电机组调速系统的阻尼控制方法及控制系统 |
-
2020
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN103151788A (zh) * | 2012-12-29 | 2013-06-12 | 广东电网公司电力科学研究院 | 一种电力系统功率振荡事故仿真重现系统 |
| CN110556840A (zh) * | 2019-08-23 | 2019-12-10 | 广西电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种燃气轮发电机组调速系统的阻尼控制方法及控制系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 谭金: "发电机组调速系统引发功率振荡的仿真实验研究" * |
| 谭金: "发电机组调速系统引发功率振荡的仿真实验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
| 陈荣堂: "汽轮机调速系统与电网功率振荡的耦合作用研究" * |
| 陈荣堂: "汽轮机调速系统与电网功率振荡的耦合作用研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅱ辑》 * |
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