一起功率振荡的原因分析和控制措施

电力系统振荡的概念电力系统振荡是指电力系统中的电压、电流、功率等参数出现周期性的波动或振动现象。

振荡是电力系统中常见的一种运行状态，但过大的振荡会引发电力系统的故障，甚至导致系统崩溃。

电力系统振荡有多种形式，包括频率振荡、电压振荡和功率振荡等。

频率振荡是指电力系统中发电机的输出频率不稳定或波动较大的情况，通常以发电机转速的变化为表现。

电力系统的频率通常为50Hz 或60Hz，频率振荡会造成电力系统中的各种设备无法正常工作，甚至引发冲突干扰。

电压振荡是指电力系统中电压参数的周期性波动。

电力系统中的电压通常需要稳定在一定的范围内，过大或过小的电压振荡都会对电力系统中的设备产生不利影响。

电压振荡可能是由于电源不稳定、负载变化或电力系统故障等原因引起的。

功率振荡是指电力系统中功率参数的周期性波动现象。

功率振荡通常由于电力系统中的负荷变化、电源波动或系统故障等原因引起。

功率振荡会导致系统中的功率不平衡，影响电力系统的稳定运行。

电力系统振荡的产生原因多种多样，包括负荷变化、电源不稳定、电力系统的故障和控制系统的误操作等。

负荷变化是导致频率振荡、电压振荡和功率振荡的主要原因之一。

当电力系统的负荷突然变化，例如大型电动机启动或停止，会导致发电机输出的电能和系统负荷之间的不平衡，进而引发振荡现象。

电源不稳定也是电力系统振荡的重要原因之一。

电力系统的电源包括各种发电机和电网之间的互联互通，当电源发生故障或运行不稳定时，会导致系统中的电压和功率参数的波动和振荡。

电力系统的故障也会引发振荡现象。

例如，当电力系统的某个设备发生短路或故障的时候，会导致电能的分布不均，进而引发电力系统的振荡现象。

控制系统的误操作也可能导致电力系统的振荡。

例如，自动调压器的设置不当或调节过程中的误操作可能导致电力系统中的电压发生波动，从而引发电力系统的振荡。

电力系统振荡带来的风险主要有两个方面。

一方面，振荡会导致电力系统中的设备无法正常工作，影响电力供应的连续性和稳定性，给用户带来不便和损失。

一、编制目的为确保在发生功率振荡事故时，能够迅速、有效地组织应急救援工作，最大限度地减少事故损失，保障人员生命财产安全，特制定本预案。

二、适用范围本预案适用于本区域内所有可能发生功率振荡事故的电力系统、工业企业等。

三、事故定义功率振荡事故是指电力系统运行过程中，由于某种原因导致系统频率、电压等参数发生剧烈波动，可能引发设备损坏、停电等严重后果的事件。

四、组织机构及职责1. 应急指挥部：负责统筹协调应急预案的执行，下设办公室、现场指挥部、应急保障组、信息宣传组、医疗救护组等。

2. 现场指挥部：负责现场应急救援工作的组织、协调和指挥。

3. 应急保障组：负责应急救援物资、设备的调配和保障。

4. 信息宣传组：负责事故信息的收集、上报和发布。

5. 医疗救护组：负责事故现场受伤人员的救治。

五、应急响应程序1. 事故发现与报告：发现功率振荡事故后，立即向应急指挥部报告，并启动应急预案。

2. 应急响应启动：应急指挥部接到报告后，立即启动应急预案，通知相关部门和人员到位。

3. 现场处置：现场指挥部根据事故情况，组织人员进行应急处置，包括：- 检查事故原因，采取隔离、停电等措施；- 撤离受影响区域人员，确保人员安全；- 指导现场人员进行救援，恢复电力供应。

4. 信息上报：应急指挥部将事故情况及时上报上级部门和相关部门。

5. 应急结束：事故得到有效控制，现场恢复稳定后，应急指挥部宣布应急结束。

六、应急措施1. 预防措施：- 加强设备维护，确保设备正常运行；- 定期进行系统稳定性分析，及时发现潜在风险；- 建立健全应急预案，定期组织演练。

2. 应急处置措施：- 立即启动应急预案，组织人员进行救援；- 隔离事故区域，防止事故扩大；- 撤离受影响区域人员，确保人员安全；- 指导现场人员进行救援，恢复电力供应；- 对受伤人员进行救治。

七、应急保障1. 物资保障：储备必要的应急救援物资，如急救药品、医疗器械、消防器材等。

2. 人员保障：组织专业应急救援队伍，定期进行培训。

电力系统的低频振荡问题分析及处理措施发布时间：2022-06-01T07:50:30.742Z 来源：《新型城镇化》2022年10期作者：谢福梅[导读] 现代社会的发展决定了电力资源成为国家经济的重要命脉之一，电力系统是否能够安全稳定运行将直接关乎人民社会生活的健康与可持续发展，因此保证电网正常可靠运行具有重大意义。

然而，大规模跨区互联电网的形成必然将给电网运行方式和结构参数带来巨大变化。

其中，长距离、重负荷输电通道的出现无疑将对电力系统低频振荡问题带来严重影响，加之如今发电机更多地采用高放大倍数和快速励磁控制系统，低频振荡问题将会更加恶化以致严重威胁电网的安全稳定运行。

为此，重点研究电网大规模跨区互联阶段下出现的低频振荡现象迫切并且极具现实意义。

谢福梅国网四川阿坝州电力有限责任公司四川阿坝州 623200摘要：现代社会的发展决定了电力资源成为国家经济的重要命脉之一，电力系统是否能够安全稳定运行将直接关乎人民社会生活的健康与可持续发展，因此保证电网正常可靠运行具有重大意义。

然而，大规模跨区互联电网的形成必然将给电网运行方式和结构参数带来巨大变化。

其中，长距离、重负荷输电通道的出现无疑将对电力系统低频振荡问题带来严重影响，加之如今发电机更多地采用高放大倍数和快速励磁控制系统，低频振荡问题将会更加恶化以致严重威胁电网的安全稳定运行。

为此，重点研究电网大规模跨区互联阶段下出现的低频振荡现象迫切并且极具现实意义。

关键词：电力系统；低频振荡问题；处理措施目前低频振荡危害已经成为影响电力系统安全稳定运行的首要因素，对日益普遍的电力联网状况提出了更加严峻的挑战。

为了更好地推进西电东送、南北互供、全国联网的电力发展战略，强化对电力系统低频振荡的控制方法的分析，是促进国家电力事业稳定健康发展的关键途径。

1 电网振荡的分类1.1按照相关机组分类（1）地区振荡模式：地区振荡模式为少数机组之间或少数机组对整个电网之间的振荡模式。

引起发电机振荡和失步现象原因分析发电机振荡原因如下：水轮机输入力矩突然变化如调速器发卡又恢复动作，系统突然短路，大机组或大容量线路突然断开等。

本文以短路引起系统骚动为例，说明振荡和失步的原因。

1 功角特性根据实践经验和试验研究证明，同步发电机输出的有功功率和δ角有关，它们之间的关系符合下述公式：式中，Pdc 为电磁功率；m为相数；U为端电压；E为发电机感应电势；Xd为8发电机的同步电抗；δ为定子磁极中心线和转子磁极中心线的夹角（也是端电压U和感应电势E0间的夹角。

）公式中Pdc与δ的关系是一正弦曲线，它有最大值P＝m（UE0／Xd），出现在δ＝90°时。

因为δ能表示发电机输出功率的大小，所以称它为“功角”，Pdc与δ的这种关系便称发电机的功角特性。

2 振荡和失步的原因发电机并网运行情况可用功角特性来分析，设发电机经变压器和线路连接到无穷大系统的高压线路母线上，如图1所示。

这里，Uδt是系统中变电所的母线电压，X是从发电机到变电所母线的综合电抗，包括发电机电机Xd，变压器电抗X b 、线路电抗XX的等值网络电抗。

其功角特性如图2所示，δ是Ed和Uxt的向量夹角，曲线1表示正常工作时的特性，水轮机的输入功率为P，正常工作点为a 点，对应的角度为δ。

当系统发生短路时，电源间的综合电抗发生变化，假设平行的一条线路被切除使X变大，由X变为X′，这时发电机输出功率也发生变化，功率特性由曲线1变到曲线2，（最大值）。

由于转子有惯性，转速不能突变，刚短路时的瞬间δ间未变，所以发电机的运行点将由a点落到b 点。

b点上功率是不平衡的，此时，输入功率大于输出功率，反应在转子上就是力矩不平衡，主力矩大于阻力矩，在过剩力矩作用下，转子开始加速，δ角增大。

在功角特性上，运行点从b点向c点方向变化。

在δ角增大的同时，输出功率也增大，即阻力矩也增大，当到达C点时，输入功率和输出功率平衡，理应停在这点上运行，由于转子的惯性作用，还会往前冲，于是越过C点，角度继续增大。

电力系统低频振荡的原因及抑制方法分析电力系统低频振荡的原因及抑制方法分析随着电力系统低频振荡对系统稳定性危害的逐渐显现，对系统低频振荡的分析越来越受到关注，本文分析了系统低频振荡产生的原因，比拟了常见的抑制低频振荡的措施，比照了优缺点，对柔性交流输电系统技术在抑制低频振荡中的应用进行展望。

【关键词】低频振荡抑制措施电力系统电力系统联网开展初期，发电厂同步发电机联系较为紧密，阻尼绕组会产生足够大的阻尼，抑制振荡开展，低频振荡在那时少有产生。

随着电网规模互联的不断扩大，出现了大型电力系统之间的互联，电力系统联系因而变得越来越密切，世界许多地区电网都发现了0.2Hz至2.5Hz范围内的低频振荡，低频振荡问题逐渐受到业内关注。

电力系统低频振荡一旦发生，如果没有及时抑制，将会导致电网不稳定乃至解列，严重威胁电力系统的稳定平安运行，甚至诱发联锁事故，造成严重后果。

1 低频振荡产生的原因1.1 负阻尼导致低频振荡有文献记载了运用阻尼转矩的方法，针对单机无穷大系统分析低频振荡的原因，最主要的原因是系统中产生负阻尼因素，从而抵消系统自有的正阻尼性，导致系统的总阻尼很小甚至为负值。

如果系统阻尼很小，在受到扰动后，系统中功率振荡始终难以平息，就会造成等幅或减幅的低频振荡。

如果系统阻尼为负值，在受到扰动后，低频振荡会不断积累增加，影响系统稳定。

1.2 发电机电磁惯性导致低频振荡电力系统中励磁控制是通过调整励磁电压来改变励磁电流，从而到达调整发电机运行工况的目的。

控制励磁电流就是在调整气隙合成磁场，它使得发电机机端的电压调整为所需值，同时也调整了电磁转矩。

故改变励磁电流大小便可以调整电磁转矩和机端电压。

在励磁自动控制时，因发电机励磁绕组有电感，励磁电流比励磁电压滞后，故会产生一个滞后的控制，滞后的控制在一定因素下会引起系统低频振荡。

1.3 电力系统非线性奇异现象导致低频振荡依据小扰动分析法，系统的特征根中有一个零根或一对虚根时，系统处在稳定边界；系统的特征根都为负实部时，系统处于稳定的；系统特征根中有一对正实部的复数或一个正实数时，系统处于不稳定。

一、编制目的为确保在发生功率振荡事故时，能够迅速、有效地进行处置，最大限度地减少事故对电网安全稳定运行的影响，保障电力系统安全，特制定本预案。

二、适用范围本预案适用于电力系统中因各种原因引起的功率振荡事故的应急响应和处置。

三、组织机构及职责1. 应急指挥部- 总指挥：由公司总经理担任，负责事故应急工作的全面领导。

- 副指挥：由公司副总经理担任，协助总指挥处理事故应急工作中的具体事务。

- 成员：由相关部门负责人组成，负责事故应急工作的具体实施。

2. 应急响应小组- 技术支持组：负责事故原因分析、故障处理方案制定和设备维护。

- 通讯保障组：负责事故信息的收集、传递和发布。

- 应急物资保障组：负责应急物资的储备、调配和供应。

- 安全保卫组：负责事故现场的安全保卫和人员疏散。

- 后勤保障组：负责事故应急工作的后勤保障。

四、事故分级根据事故影响范围和严重程度，将功率振荡事故分为四个等级：1. 一级事故：全电网范围内发生严重功率振荡，可能导致大面积停电。

2. 二级事故：部分电网发生功率振荡，可能导致局部停电。

3. 三级事故：局部电网发生功率振荡，可能影响部分用户供电。

4. 四级事故：个别设备发生功率振荡，可能影响局部供电。

五、应急响应程序1. 信息报告- 发现功率振荡事故后，立即向应急指挥部报告。

- 应急指挥部接到报告后，启动应急预案，通知相关应急响应小组。

2. 应急响应- 技术支持组迅速分析事故原因，制定故障处理方案。

- 通讯保障组及时收集事故信息，确保信息畅通。

- 应急物资保障组根据需要调配应急物资。

- 安全保卫组做好事故现场的安全保卫和人员疏散工作。

- 后勤保障组提供必要的生活保障。

3. 事故处理- 技术支持组根据故障处理方案，采取措施消除故障。

- 通讯保障组持续关注事故进展，及时发布相关信息。

- 安全保卫组确保事故现场安全，防止次生事故发生。

4. 事故恢复- 在故障消除后，进行设备检查和维护，确保设备恢复正常运行。

电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施摘要：伴随着我国电力事业的不断发展以及相关技术的进步，电力电子化电力系统的发展中，所遇到的振荡问题也寻求到了有效的抑制措施。

基于此，本文针对电力电子装置引起振荡的原因分析进行分析，并且利用增加虚拟阻尼、改进控制目标、减小测量环节延时以及增加抑制振荡的电力电子装置关键词：电力电子化；电力系统；振荡问题引言：伴随着电力电子装置的应用，我国电力系统的整体质量不断提升，并且电力系统的电力电子化趋势越来越明显。

在电力电子设备应用时，会对整体的电力系统造成一定的振荡，这一现象产生已经有了较长的历史，并且直接影响到了电力系统的整体稳定。

为了保证电力电子装置以及电力系统的整体稳定，必须要能够针对电力电子装置引起振荡的原因进行分析，并保证寻求正确的抑制方法。

1.电力电子装置引起振荡的原因分析电力电子装置对于电力系统的建设以及使用具有十分重要的意义，在当前的电力半导体技术发展过程中，已经能够从单个电子开关发展到多个串并联的应用，适合在高压大电流的环境下进行应用。

电力电子装置连入到了电力系统之中以后，如果不能够安稳运行，就会产生电流的不稳定现象，电力电子装置实际应用时，由于以下的原因产生振荡，降低了整体的电力系统使用质量。

1.1振荡产生的数学机理当前较为常见的电力电子装置引发的振荡，其可以有效利用数学机理开展分析。

结合非线性动力学的理论针对电力电子装置进行分析，一般情况下非线性的系统振荡可以分为四个主要类型，分别为系统周期性振荡、准周期振荡、系统混沌解对应的非周期振荡以及平衡点附近运动轨迹对应的负/弱阻尼振荡。

在实践当中，周期性振荡的发生过程电流电压变化如图1所示。

图 1 振荡发生时母线、电压、系统电流变化示意图混沌引起的非周期性震荡则是体现在了经典的两机系统当中，其中两台发电机的电动势幅值以及相位都会出现直轴暂态电抗。

现阶段的电力振荡分析都需要能够立足于平衡点的线性化理论，同时要能够结合低频振荡以及次同步振荡进行有效的分析，在这种前提之下，能够了解到电力系统周期当中的一些规律，从而探索电力系统振荡的机理[1]。

某电厂4号机组功率波动原因分析和整改措施一. 概述2013年5月16日21:00:40，某电厂4号机组发生功率波动（1000MW燃煤机组，2013年4月5日正式并网发电，机组经500kV胪岗站接入主网），波动前出力为640MW，波动最大峰峰值为80MW，频率为0.22Hz，波动持续40s。

波动期间，该电厂其余机组未发生功率波动情况，海胪甲线波动幅值约为40MW，近区500kV线路功率波动幅值都较小，祯胪甲线波动最大幅值20MW，主网各联络线均未见明显振荡。

二. 机组功率波动前的调门试验5月16日20:40，电厂当班值长和中调联系后对4号机进行主汽调门活动试验。

试验前，4号机组运行正常，机组降负荷至640MW，功率平滑没有波动，主机和辅机运转正常。

20:49，试验开始，运行人员采用“电厂热力机械操作票：1，2，3高调门全关活动试验”按票操作。

对比“电厂集控运行规程”操作票满足要求。

可以认为，4号机组满足试验条件，运行人员操作正确。

试验按照CV3，CV2，CV1的顺序，至21:00结束，经历3个负荷连续振荡过程，见图1，实时录波数据见图2。

整个试验过程中，出现负荷振荡主要集中在试验阀门开始关闭至阀门开启瞬间，其中负荷最大波动为80MW，出现在CV1（大阀）活动试验中。

根据设计，CV3控制喷嘴28只，CV2控制喷嘴28只，CV1控制喷嘴32只。

图1 4号机组主调门活动试验过程负荷振荡情况图２ 实时录波数据三. 事件原因分析从3，4号机组和海胪甲线的功率振荡波形数据分析可以得到，4号机组功率振荡的周期4.53s ，频率0.22Hz ；海胪甲线功率振荡的周期4.52s ，频率0.22Hz ，两者的功率振荡波形、频率基本一致，3号机组功率未发生振荡。

另根据监测， #4 机组 #3 机组 海胪甲线梧罗单线近区500kV线路功率波动幅值都较小，可以认定：本次电网线路上出现的功率振荡是由电厂4号机组功率振荡引起。

汽轮发电机组功率振荡的原因及防范措施摘要：汽轮发电机组运行中功率振荡一直是一个难于解决的问题，导致汽轮发电机组功率振荡的主要原因是汽轮机调节系统PID参数整定不当，汽轮机调速汽门流量特性曲线不匹配，配汽机构问题等，结合几起典型的汽轮发电机组功率振荡事件，提出有效的防范措施。

关键词：汽轮发电机组；功率振荡；防范措施近年来，某区域内多个电厂发生了汽轮发电机组功率振荡引发的电网低频振荡的不安全事件；通过事件调查分析，造成汽轮发电机组功率振荡的主要原因是汽轮机控制阀门及其调节系统波动引起的，下面结合几起典型事件，对引起汽轮发电机组功率振荡的原因进行分析，并提出防范措施。

1.几起典型汽轮发电机组功率振荡事件分析1.1调节系统参数整定不当导致的功率振荡1.1.1事件过程某电厂#1机组采用哈尔滨汽轮机厂生产的CLN600-24.2/566/566型超临界凝汽式600MW汽轮发电机组，数字电液控制系统（DEH）采用EMERSON公司的OV ATION分散控制系统，2011年11月19日，该机组在带负荷试运阶段，进行300MW负荷点制粉系统工况检验工作，机组处于DEH功率控制模式下运行，15：21：50时运行人员将功率目标设定为310MW，15：22：30时汽轮机调门开始波动，机组功率开始振荡，最大峰值达到465MW，造成电网发生低频振荡，电网500kV交流送出断面（罗马线+罗百双回线+砚崇甲线）波动峰峰值达到276MW，直至DEH检测到功率设定目标值与实际值偏差>10MW，自动切除功率控制回路后，15：26：00时功率波动才消除。

部分主网500kV线路振荡曲线如图1-1：1.1.2 功率振荡原因分析分析功率波动数据，可以看出，波动过程大致分为三个过程，如图1-2所示：第一阶段：t1-t2（t1=15：23：10，t2=15：23：23）之间为功率波动的起振初期，功率波动幅度逐渐放大，频率为0.58Hz，振荡阻尼-1%。

电力系统振荡与稳定性分析研究电力系统振荡与稳定性一直是电力领域中的重要课题，研究该问题有助于提高电力系统的稳定性和可靠性。

本文将从电力系统振荡的原因、稳定性分析方法和控制策略三个方面进行阐述。

一、电力系统振荡的原因电力系统振荡是指电力系统中的电流、电压、功率等物理量在时间上呈现出周期性变化的现象。

电力系统振荡的产生往往是由于系统中存在失去稳定性的因素，主要包括以下几个方面：1. 电力系统的频率激励：电力系统中的负荷变化、发电机的启动和停机等都会对系统频率产生影响，频率的变化可能引发振荡。

2. 电力系统的暂态过程：电力系统中的故障、切除等暂态过程会导致系统的振荡，如短路故障引起的系统电压振荡。

3. 动态负荷响应：系统中的动态负荷响应也可能引发系统的振荡，例如系统的负荷推迟响应或过度补偿。

以上是电力系统振荡的主要原因，了解振荡产生的机理有助于进一步分析和解决振荡问题。

二、稳定性分析方法稳定性分析是电力系统中对系统振荡行为进行定性与定量分析的方法。

常用的稳定性分析方法包括潮流稳定性分析、暂态稳定性分析和动态稳定性分析。

1. 潮流稳定性分析：潮流稳定性分析主要研究系统正常运行工况下电压和功率的稳定性，主要通过潮流计算和潮流方程的求解来判断系统是否稳定。

2. 暂态稳定性分析：暂态稳定性分析主要研究系统在发生大幅度扰动后的稳定性，如故障恢复过程中系统的动态响应。

暂态稳定性分析需要建立系统的动态模型，并进行数值仿真来评估系统的稳定性。

3. 动态稳定性分析：动态稳定性分析主要研究系统在小扰动下的稳定性，如发电机转子振荡稳定性、低频振荡稳定性等。

动态稳定性分析需要进行特征根分析、模态分析等方法来评估系统的稳定性。

以上是常用的稳定性分析方法，不同的方法适用于不同的振荡问题，综合运用可以更全面地评估系统的稳定性。

三、控制策略为了提高电力系统的稳定性，需要采取相应的控制策略。

常用的控制策略包括：1. 动态响应控制策略：通过调整系统的参数和控制器的设计，实现系统在发生扰动时的快速响应和稳定恢复。

电力系统功率振荡的概念及分析方法1功率振荡的概念及定义在电力系统发展初期，小扰动稳定问题通常表现为发电机与系统间的非同期失步。

但是，随着系统的扩大，以及远距离重负荷输电线路的出现，加上大型发电机开始采用由半导体励磁调节器和晶闸管整流功率柜组成的快速励磁系统，使电力系统的阻尼不断减弱，小扰动不稳定常表现为发电机(或发电机群)之间的衰减速度很慢的长时间振荡，在互联系统的弱联络线上表现的尤为突出。

引起振荡频率范围为0.1Hz～3Hz，故称为低频振荡，或称为功率振荡。

功率振荡大致有两类表现形式：一类为区间振荡模式，它是系统的一部分机群相对于另一部分机群的振荡，其频率范围为0.1Hz～0.7Hz，这种振荡的危害性较大，一经发生会通过联络线向全系统传播；另一类为局部振荡模式，或称为就地机组振荡模式，它是电气距离很近的几个发电机与系统内的其余发电机之间的振荡，其频率范围0.7Hz～3Hz，这种振荡局限于区域内，相对于前者影响范围较小。

2功率振荡的特征结构分析法特征值分析法是研究电力系统低频振荡问题的最基本方法，包括全部特征值法和部分特征值法。

(1)全部特征值法：利用QR算法一次求出全部特征值，得到系统所有模式，它不会漏掉不稳定和弱阻尼模式，但其计算量大，占内存多，计算速度慢，最为不足的是，其数学模型的阶数不能过高，否则将产生显著的计算误差，甚至不能得出结果（称为“维数灾”）。

(2)部分特征值法：主要包括降阶选择模式分析法和全维部分特征值分析法，具体有SMA、AESOPS、S矩阵法、分数变换法、逆迭代转Rayleigh商迭代法等。

这些方法只计算一部分对稳定性判别有关键影响的特征值，以确保计算精度和速度都可以满足大规模电力系统的要求，但不能保证所有负阻尼和弱阻尼模式不被漏掉。

3功率振荡的时域仿真分析法时域法分析电力系统小扰动稳定性，又可以分两种情况，一种是对其微分方程进行时域求解，其结果与频域法的结果是完全符合的；另一种方法是施加适当的小扰动后求解时域响应特性。