电力系统低频振荡原理及抑制措施

电力系统低频振荡的源头识别及抑制一、概述电力系统低频振荡是电力系统中一个常见的问题，会严重影响电力系统的稳定运行。

在电力系统中，低频振荡大多数都是由电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用引起的。

因此，准确地识别低频振荡的源头是电力系统治理的重要一环。

这篇文章将介绍电力系统低频振荡的源头识别及抑制方法。

二、电力系统低频振荡的概述电力系统低频振荡指的是电力系统中的频率在0.1Hz到1Hz范围内的振荡。

低频振荡会使电力系统中的负载和发电机之间的功率流动不稳定，最终导致电力系统失稳。

通常电力系统低频振荡会在发电机、输电线路、变电站和用户负载之间发生。

三、电力系统低频振荡的源头首先，电力系统中的低频振荡可能由多个因素引起，例如负载变化、容量调整、运营策略等。

然而，电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用是低频振荡的主要源头。

调节系统和功率系统之间的相互作用是指在电力系统中，调节系统监测电力系统中的电压和频率，并通过控制功率系统来保持稳定。

然而，当电力系统中的功率系统的行为与预期不符，调节系统就会试图纠正这种情况，这使得系统变得不稳定，从而导致低频振荡。

四、电力系统低频振荡的识别方法四.a 记录数据为了识别低频振荡，可以使用功率系统工具来记录数据。

其中一种工具是称为振荡解析程序的计算机程序。

这种程序可以发现低频振荡，并记录下电力系统中不同点之间的相对相位。

四.b 使用频率扫描另一种识别低频振荡的方法是使用频率扫描技术。

该技术使用一些工具将扫描信号输送到电力系统中的几个位置，以确定振荡频率和幅度。

使用该方法可以确定出低频振荡的源头。

五、电力系统低频振荡的抑制方法五.a 激励控制一种常见的低频振荡抑制方法是使用激励控制。

激励控制是指在调节系统中添加人工信号，以抑制低频振荡。

这种方法可以调节因子并纠正电力系统中可能导致低频振荡的行为。

五.b 阻尼控制另一种常见的低频振荡抑制方法是使用阻尼控制。

阻尼控制是指在电力系统中的调节器中添加阻尼控制器，在调节器中添加人工阻尼，以抑制振荡。

由于在特定情况下系统提供的负阻尼作用抵消了系统电机、励磁绕组和机械等所产生的正阻尼，在欠阻尼的情况下扰动将逐渐被放大，从而引起系统功率的振荡。

还有一种比拟特殊的欠阻尼情况，假设系统阻尼为零或者较小，那么由于扰动的影响，出现不平衡转矩，使得系统的解为一等幅振荡形式，当扰动的频率和系统固有频率相等或接近时，这一响应就会因共振而被放大，从而引起共振型的低频振荡。

这种低频振荡具有起振快、起振后保持同步的等幅振荡和失去振荡源后振荡很快衰减等特点，是一种值得注意的振荡产生机理。

2、模态谐振机理电力系统的线性与模态性质随系统参数的变化而变化，当两个或多个阻尼振荡模态变化至接近或相同状态，以至相互影响，导致其中一个模态变得不稳定，假设此时系统线性化模型是非对角化的，就称之为强谐振状态;反之为弱谐振状态。

强谐振状态是导致发生低频振荡的先导因素。

当出现或接近强谐振状态时，系统模态变得非常敏感，反响在复平面上，随着参数变化，特征值迅速移动，变化接近，这样，对于频率接近的系统特征值在强谐振之后，阻尼很快变得不同，其中一个特征值穿过虚轴，从而引起振荡。

3、发电机的电磁惯性引起的低频振荡由于发电机励磁绕组具有电感，那么由励磁电压在励磁绕组中产生的励磁电流将是一个比它滞后的励磁电流强迫分量，这种滞后将产生一个滞后的控制，而这种滞后的控制在一定条件下将引起振荡。

而且由于发电机的转速变化，引起了电磁力矩变化与电气回路藕合产生机电振荡，其频率为0.2-2 Hz。

4、过于灵敏的励磁调节引起低频振荡为了提高系统稳定，在电力系统中广泛采用了数字式、高增益、强励磁倍数的快速励磁系统，使励磁系统的时间常数大大减小。

这些快速励磁系统可以对系统运行变化快速作出反响，从而对其进行灵敏快速的调节控制，从控制方面来看，过于灵敏的调节，会对较小的扰动做出过大的反响，这些过大的反响将对系统进行超出要求的调节，这种调节又对系统产生进一步的扰动，如此循环，必将导致系统的振荡。

电网低频振荡现场处置方案电网低频振荡是电力系统稳定性的一种常见故障。

其表现为电力系统中发生频率为0.1到1Hz之间的低频振荡现象，会对电力系统带来影响，进而危及电网的稳定运行。

因此，在低频振荡发生时，必须采取相应的应急处置措施，以保障电力系统的稳定运行。

故障原因与特征电网低频振荡的本质是由于系统的负荷变化引起的电力系统动态稳定性问题。

其主要原因包括负荷突变、抽水蓄能机组失效、输电线路烧毁、逆变器故障等。

一旦低频振荡发生，其特点包括波形半周期增幅较大、持续时间长、频率变化缓慢，且有可能伴随高频振荡等现象。

现场处置方案第一步：急停发电机组一旦发生低频振荡，首先要立即采取措施，急停发电机组。

经实践验证，急停发电机组能够有效减小电力系统中的不稳定因素，避免振荡现象进一步加剧。

具体操作包括：1.手动关闭发电机组断路器，保障发电机组不再向电网输入负荷；2.停止调速器控制，保障发电机组不再调节电网电压和频率；3.减缓发电机组旋转速度，将其逐渐降至静止状态。

第二步：减少负荷在急停发电机组之后，应该立即减少负荷，以减小电力系统的负荷变化，从而尽可能减少低频振荡的影响。

具体操作包括：1.手动关闭负荷断路器，依次将电网中的载荷逐个切断；2.对于无法切断负荷的情况，应该及时启动备用电源，并通过负荷转移等方式减少负荷。

第三步：加固电网硬件设施在减少负荷之后，应该加固电网硬件设施，以保障电力系统的稳定运行。

具体操作包括：1.对电力系统逐一进行巡视和检查，发现电线松动、绝缘子破损等情况应该立即修理；2.对于输电线路烧毁等情况，应该先进行临时补救措施，避免低频振荡加剧；3.加强对电力系统的监测和预警机制，及时发现低频振荡的迹象，避免事故的发生。

总结电网低频振荡是电力系统常见的稳定性故障，发生时必须采取相应的应急措施。

具体的处置方案包括：急停发电机组、减少负荷、加固电网硬件设施等措施，以保障电力系统的正常运行。

同时，我们应该加强对电力系统的预警和监测，提高电力系统的运行安全性，避免低频振荡事故的发生。

0 引言电力系统低频振荡(low frequencyoscillation，LFO)是电力系统在受到干扰的情况下发生的一种功角稳定性问题，通常表现为有功功率的等幅或衰减振荡，功角也同频率振荡，如振荡幅值不断增加，将会导致电力系统的崩溃。

1964年，美国西北电网与西南电网联合试运行时，在其联络线上发生了频率为0.1Hz的持续功率振荡；1984年，我国广东电网与香港电网联合运行时也出现了低频振荡[1]。

随着电力系统网架结构的不断演化，大规模远距离输电、高增益快速励磁等新技术得到广泛应用，我国电力系统低频振荡事件已多次发生，目前采取的主要应对措施是给每台机组安装电力系统稳定器（power systemstabilizer, PSS）。

然而，近年来国内多台机组在PSS正常投用的情况下，仍然发生了低频振荡事故。

据南方电网的初步统计[2]，2008年到2012年间发生的15次电力系统低频振荡事件中，只有7次与电网弱阻尼、PSS或励磁系统故障有关，而原动机自身缺陷导致的低频振荡却占了8次，其中多台大型汽轮发电机组的缺陷诱发了这些低频振荡现象。

之前的一般观点认为，与电力系统相比，汽轮机及其调速系统反应较慢，难以诱发电力系统的低频振荡，但对数起低频振荡现象分析结果表明，汽轮机组参与甚至主导了这些低频振荡现象，这与汽轮机数字电液控制系统（DEH）调节速度增快密切相关[3]。

实践表明，通过对机组运行状态或控制参数的调整就可以避免或快速平息部分电力系统低频振荡，但这些措施没有引起足够的重视。

本文结合当前研究成果，从机理与抑制等方面阐述汽轮机组对低频振荡的影响，为从发电厂侧抑制电力系统低频振荡提供参考。

1 低频振荡的分类根据振荡的周期不同，电力系统低频振荡可分为低频振荡和超低频振荡，前者频率一般在0.2～2.5Hz之间，超低频振荡频率一般在0.1Hz以下，由原动机调速系统在调节过程中向电网引入的超低频振荡也被称为频率模态[4]，它由调速系统自身动态特性决定，其阻尼比受调速系统PID参数影响较大。

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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。

电力系统低频振荡分析与抑制技术研究引言电力系统的稳定运行对保障社会经济发展起着至关重要的作用。

然而，在实际运行中，电力系统可能会出现低频振荡现象，对系统的可靠性和稳定性带来威胁。

因此，对电力系统低频振荡进行深入分析与抑制技术研究具有重要意义。

一、低频振荡的原因分析低频振荡通常是由于电力系统中存在的失稳因素引起的。

这些因素包括机械振荡、电气振荡、负载变化、系统失衡等。

1. 机械振荡机械振荡是电力系统低频振荡的主要原因之一。

当发电机组和负荷系统之间出现机械共振或不适当的机械耦合时，容易引发低频振荡。

2. 电气振荡电气振荡是电力系统低频振荡的另一个重要原因。

电力系统中存在的电抗器、电容器等元件，以及线路的电感和电容耦合，都可能导致电气振荡。

3. 负载变化负载变化也是引起低频振荡的常见原因。

当负载的突变或不稳定性变化时，容易引发电力系统的低频振荡。

4. 系统失衡电力系统中存在的不对称负载、不平衡电压等因素，也会导致系统的失衡，进而引起低频振荡。

二、低频振荡的危害分析低频振荡对电力系统的稳定运行和设备运行安全带来很大的威胁。

1. 设备损坏低频振荡会导致电力系统中的设备频繁振动，加速设备的老化过程，甚至引发设备损坏，给电力系统带来巨大经济损失。

2. 电压不稳定低频振荡会导致电压的剧烈波动，这不仅对电力设备的运行稳定性造成威胁，还可能影响用户的用电质量，给社会带来负面影响。

3. 系统失效如果低频振荡得不到及时有效的控制和抑制，可能会导致系统失效，引发电力中断事故，给电力系统的安全稳定运行带来极大隐患。

三、电力系统低频振荡的分析方法为了深入研究电力系统低频振荡，并采取相应的抑制措施，有必要运用一些分析方法以明确振荡特征和原因。

1. 功率谱分析法功率谱分析法是一种常用的电力系统低频振荡分析方法，通过对信号频谱的分析，可以得到系统中的谐波与低频振荡成分。

2. 模拟实验法模拟实验法是通过搭建电力系统的模型，模拟系统振荡和失稳情况，来分析低频振荡的原因和特征。

一、概述电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，但随着电力需求的不断增长和复杂电力网络的建设，电力系统低频振荡问题日益凸显。

低频振荡不仅会影响电力系统的稳定运行，还可能对电网设备造成损坏，对生产、生活带来负面影响。

研究利用储能技术抑制电力系统低频振荡具有重要的理论和应用价值。

二、电力系统低频振荡问题的产生原因1. 电力系统负荷变化导致的振荡电力系统的负荷变化是导致低频振荡的重要原因之一。

在电力系统负载快速增加或减少时，会产生低频振荡，这对电力系统的稳定运行构成了威胁。

2. 电力系统参数变化引起的振荡电力系统中的负荷、线路电阻、电容、电感等参数的变化，也可能导致电力系统产生低频振荡。

线路电阻的变化会影响电力系统的阻抗特性，从而引起振荡。

3. 电力系统发电机特性引发的振荡发电机是电力系统的核心设备，其特性对电力系统的稳定性具有重要影响。

发电机的励磁特性、机械转动惯量等参数的变化都可能引发电力系统低频振荡。

三、储能技术在抑制电力系统低频振荡中的作用储能技术是指通过将电能储存起来，在需要时释放电能的一种技术。

利用储能技术抑制电力系统低频振荡具有以下优势：1. 快速响应能力储能设备能够快速响应电力系统的需求，通过充电或放电等方式，对电力系统的运行状态进行调节，从而抑制低频振荡。

2. 可控性强通过控制储能设备的充放电过程，可以精确地调节电力系统的频率和电压，对低频振荡进行有效控制。

3. 良好的适应性不同类型的储能设备可以适用于不同的电力系统，具有很好的适应性。

无论是电池储能、超级电容储能还是压缩空气储能，都可以在一定程度上抑制低频振荡。

四、利用储能技术抑制电力系统低频振荡的方法研究1. 能量存储装置的选择根据电力系统的实际情况和需求，选择合适的能量存储装置是利用储能技术抑制低频振荡的关键。

各种能量储存装置有其特点和适用范围，需要根据具体情况进行选择。

2. 控制策略的优化储能技术的有效利用，离不开合理的控制策略。

电力系统中的低频振荡与稳定性分析低频振荡是电力系统中一种常见的稳定性问题，其对电力系统运行的稳定性和可靠性产生重大影响。

因此，对低频振荡的分析与研究具有重要的意义。

本文将探讨电力系统中低频振荡的原因和稳定性分析方法，以及预防和控制低频振荡的措施。

低频振荡，也称为低频电力振荡、大范围振荡或系统振荡，是电力系统在满足供电负荷需求的前提下，出现频率低于50Hz（或者相邻区间内）的电力波动。

这种振荡可能导致电压和频率的异常波动，甚至引发电力系统崩溃。

低频振荡主要由两个因素引起：一是电力系统参数变化，例如负荷变动、发电机变动等；二是电力系统的固有振荡模态，例如低频振荡模态、换流变换模态等。

低频振荡的表现形式有电压振荡、功率振荡和系统频率波动等。

为了分析和评估电力系统中的低频振荡稳定性，需要基于电力系统的动态数学模型进行建模和仿真。

对于大型的电力系统，通常采用特征发电机模型和等值系统模型进行仿真。

特征发电机模型是一种简化的发电机模型，它将发电机的复杂动态特性转化为少量的参数，能够反映发电机的基本运行特性。

等值系统模型是对整个电力系统进行化简和归纳，通过减小系统规模和简化系统结构，使得仿真计算更为高效。

稳定性分析是电力系统中低频振荡问题的核心，能够帮助我们理解电力系统的动态行为和振荡机制，并提供评估和控制电力系统稳定性的方法。

稳定性分析方法主要包括：暂态稳定性分析、动态稳定性分析和静态稳定性分析。

暂态稳定性分析主要研究大范围的系统振荡，即低频振荡的起始过程，它考虑了电力系统在故障发生后的动态响应。

通过计算和模拟系统在故障后的电压和频率响应，可以评估电力系统在故障后的稳定性。

动态稳定性分析主要研究电力系统短时间内的振荡行为，例如发电机转子振荡和电压振荡等。

采用特征发电机模型和等值系统模型，可以计算和模拟电力系统的动态响应，以评估电力系统的稳定性。

静态稳定性分析主要研究电力系统在稳态条件下的振荡行为，例如电压振荡和功率振荡等。

电力系统低频振荡的原因1. 低频振荡的定义与背景低频振荡是指电力系统中频率低于标称频率（如50Hz）的振动现象。

由于电力系统的复杂性和运行模式的多样性，低频振荡可能会出现在不同的情况下，包括在大电网中的发电、输电和配电系统中。

低频振荡对电力系统的稳定性和安全运行具有重要影响，因此深入研究其原因和影响是至关重要的。

2. 低频振荡的分类与特征低频振荡可以根据其频率和振荡模态划分为不同的类型，其中一些常见类型包括：电气振荡、电动力振荡和机械振荡。

这些振荡可能表现为系统频率周期性波动、电压和电流的角频率振动以及发电机转速的起伏等。

低频振荡还可以根据其起因分为电力系统固有振荡和外部激励振荡。

3. 电力系统低频振荡的原因电力系统低频振荡的形成涉及多个因素的相互作用。

以下是导致电力系统低频振荡的主要原因：3.1 功率不平衡功率不平衡是电力系统低频振荡的常见原因之一。

当系统中某些发电机或负荷出现不平衡时，由于电力的误差积累和支路参数差异，可能导致系统频率出现周期性变化并产生低频振荡。

3.2 频率响应特性电力系统的频率响应特性对低频振荡具有重要影响。

电力系统中的发电机、负荷和输电线路具有不同的频率响应特性，其中包括频率响应增益、频率死区和相位延迟等。

这些特性可能会引起低频振荡的发生和扩大。

3.3 振荡模态耦合电力系统中的振荡模态之间存在耦合现象，这可能是低频振荡的原因之一。

当不同的振荡模态相互耦合时，可能会引起振荡的共振和放大。

3.4 控制系统不稳定电力系统的控制系统是保持系统稳定运行的关键。

当控制系统参数设置不当、控制策略失效或控制循环闭合不稳定时，可能会导致低频振荡的发生。

3.5 电力设备故障和故障处理电力设备的故障和故障处理也是导致低频振荡的潜在原因。

例如，发电机的励磁系统故障、输电线路的短路、变压器的故障等都可能导致系统的低频振荡。

4. 低频振荡的影响与对策低频振荡对电力系统稳定性和可靠性产生不利影响。

它可能导致系统频率不稳定、电压波动、设备过载以及系统崩溃等问题。

110KV供电网络低频振荡分析及抑制方法（廊坊供电公司，河北廊坊065000）随着供电网络的日趋复杂，低频振荡对供电安全和电力设备造成了严重的威胁。

在分析低频振荡产生的原因的基础上，对其主要的分析及抑制方法进行了探讨。

标签：低频振荡；分析；抑制1 低频振荡产生的原因低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应，常出现在弱联系、远距离、向系统倒送负荷输电线路上，在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。

目前分析出的低频振荡发生的原因主要有：（1）缺乏阻尼而引起低频振荡。

低频振荡是由于在特定情况下系统提供的负阻尼抵消了系统电机、励磁绕组和机械等所产生的正阻尼，在欠阻尼的情况下扰动将逐渐被放大，从而引起系统功率的振荡。

这种低频振荡具有起振快、起振后保持同步的等幅振荡和失去振荡源后振荡很快衰减等特点；（2）发电机的电磁惯性引起低频振荡；（3）过于灵敏的励磁调节引起低频振荡；（4）电力系统的非线性奇异现象引起增幅性振荡的发生；（5）不适当的控制方式导致低频振荡；（6）其他原因如联络线负载、运行方式、负载、性质、静止补偿器的影响等。

这几种说法都从不同角度解释了低频振荡发生的机理，但是现在人们还在不断对低频振荡发生的根本原因进行研究。

2 低频振荡主要分析方法2.1 低频振荡的自激分析法自激分析法的基本思想是在被研究的系统中任选一机作为自激机，将其状态变量作为保留变量，而将系统的其余部分进行等效，这样就得到一个等效的“二阶”系统，从而可以通过迭代求解的方法比较容易地求出此“二阶”系统的特征根。

自激法可以有效地解决电力系统的“维数灾”问题，但其收敛性相对SMA法要差，而且在多机系统中的一个模式同时和几台机强相关时，并在这几台机作为自激机时，会由于都收敛于这一模式而产生丢根现象：另外，若多机系统的一台机和几个机电模式相关，则用此机做自激机时，只能收敛到其中一个强相关模式，此时也会导致结果失去完整性。

2.2 时域分析法时域分析法要点是：首先建立系统的微分方程式或传递函数；其次选择典型的输入信号，求系统输出随时间而变化的关系，即求系统输出的时间响应；最后根据这种时间响应确定系统的性能指标，包括暂态指标与稳态指标，看这些指标是否符合要求。