电力系统稳定器投入引起机端功率振荡的研究分析

电气工程中的电力系统振荡与稳定性分析研究电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它以电能的传输和分配为核心，为各行各业提供电力支持。

然而，在电力系统的运行过程中，我们经常会面对一些问题，比如电力系统振荡与稳定性。

本文将围绕这一主题展开详细的分析研究。

一、电力系统振荡的概念和原因电力系统振荡是指在电力系统运行过程中，系统中电流、电压等物理量出现不稳定的周期性变化现象。

这种振荡的出现一般是由于系统的某些参数改变或工况变化引起的。

造成电力系统振荡的原因可以从以下几个方面进行分析。

首先，电力系统的并联线路和网络结构对系统的振荡性能有着重要影响。

例如，在并联线路较长、网络结构复杂的情况下，系统的谐振频率会降低，从而引发振荡。

其次，电力系统中的稳定度缺陷也是导致振荡的一个重要原因。

电力系统稳定度是指系统在受到一定扰动后，是否能够恢复到原来的稳定状态。

如果系统稳定度不够高，那么即使是微小的扰动也可能会导致系统的振荡。

因此，提高电力系统的稳定度对于避免振荡至关重要。

最后，电力系统中的负荷抗性也是导致振荡的重要因素之一。

当系统中的负荷抗性不稳定或不匹配时，会影响系统的振荡特性，从而导致系统振荡的发生。

二、电力系统振荡的特征及影响电力系统振荡一般具有以下几个特征。

首先，振荡频率和振幅是振荡特性的关键参数。

不同类型的振荡具有不同的频率和振幅范围，其频率可从几赫兹到几十赫兹不等。

其次，振荡波的形态可以是正弦波、方波等不同形式。

最后，振荡具有周期性，即在固定的时间间隔内重复出现。

电力系统振荡对电力系统的影响不容忽视。

首先，振荡会导致电力系统的能量损耗增加，降低系统的效率。

其次，振荡会引起电压和电流的波动，损坏系统中的电气设备，甚至可能引发全网崩溃。

此外，振荡还可能对系统的经济性造成影响，增加运行成本，提高能源消耗。

三、电力系统稳定性分析方法为确保电力系统的稳定运行，我们需要进行系统稳定性的分析。

常用的稳定性分析方法有以下几种。

电力系统低频振荡的影响因素研究摘要：随着电网的扩大和市场经济的发展，电力行业变得越来越趋于极限，必须充分理解这个问题。

本文阐述了低频振荡在电力系统中的工作原理，并阐述了一般分析方法。

从不同方法的比较分析出发，分析了研究的可能方向。

本文阐述了该课题的基本思路、实践方法、研究领域和难点，展望了未来。

关键词：低频振荡；特征值分析；电力系统阻尼发电厂同步发电机在电力系统初期联网，阻尼绕组尼引起足够的阻尼，抑制振动的发展。

在这一点上，很少出现低频振荡情况。

随着电网规模的增大，还应生产大型电力联系，以改善电网低频振荡问题。

如果不及时抑制，可能导致停电，可能危及系统的稳定和安全运行，甚至可能产生严重后果。

一、慨况由于电力系统的负阻尼，低频振荡通常发生在弱联系、远距离、重负荷的线路中，而低频振荡则更可能发生在高性能励磁系统系统中。

没有阻尼，甚至没有对应于发电机相对摇摆的负阻尼。

功率波动在输电线路中出现，功率波动频率由系统缺乏阻尼或系统负阻尼，系统在0.1-2.0hz范围内增加，通常称为低频振荡(也称为功率和机电振荡)。

一般来说，电力系统的振荡模式可以分为地区和区域，当系统中的低振振荡率非常低(0.1-0.5hz)时，通常将其视为互联系统之间的区域间振荡。

如果振荡大于1Hz，则视为局部或区域振荡。

在振荡模式区域中，振荡频率取决于机组数量。

因此，将阻尼添加到少数强相关机组上将大大增加振动阻尼。

区域振荡模式的振荡频率较低，需要更多机组。

因此，只有关键机组的阻尼才能增加振荡模式下的阻尼。

区域振荡模式下低频振动的抑制显然比区域振荡模式下低频振动的抑制更复杂和困难。

因此，在系统运行期间，它们更容易受到区域振荡模式下低频的影响。

二、低频振荡的振荡机理1.负阻尼。

1969年F.De Mello使用阻尼转矩的概念来研究无噪声单机系统中低频振荡的机理。

应注意的是，由于励磁系统的惯性，随着励磁调节器增益的增加，与转子机械振动相对应的实际根值随着负值逐渐增加。

电力系统中的发电机振动与冲击分析方法电力系统是现代社会运转的重要基础设施之一，而其中的发电机作为电力系统的核心组成部分，其安全稳定运行对整个电力系统的运行起着至关重要的作用。

然而，在长期运行过程中，发电机可能会出现振动和冲击问题，给发电机运行带来不利影响。

本文将探讨电力系统中的发电机振动与冲击分析方法，以期为解决相关问题提供参考。

在电力系统中，发电机通过转动发电机轴来产生电能。

然而，由于旋转部件和传动部件之间的松动、不平衡等因素的存在，发电机在运行过程中会产生振动。

振动的主要形式有定常振动和非定常振动。

定常振动是指由于诸如不平衡等原因引起的振动频率与转速成正比的振动；非定常振动则是由于运行时的冲击或其他突发因素引起的振动。

发电机振动问题的分析方法可以从多个方面入手。

首先，可以从发电机自身结构和工作原理出发，通过有限元分析等工具对发电机进行模拟计算。

这种方法能够较准确地预测发电机在不同工况下的振动情况，并为发电机设计提供指导。

其次，可以借助振动传感器等实时监测装置对发电机的振动进行实时监测。

通过对振动信号的采集和分析，可以得到发电机振动的频率、幅值等信息，进而评估其健康状态。

这种方法对于发电机运行过程中的振动监测和故障诊断具有重要意义。

对于发电机振动问题的分析，除了从结构和实时监测两个层面入手之外，还可以从频域和时域两个角度进行。

频域分析是指将时域波形信号转换成频域谱分析，通过分析信号的频谱密度和能量分布等信息，来评估信号中所包含的振动频率成分。

而时域分析则是指直接对信号进行时域分析，常用的方法有波形图、自相关函数等。

这两种分析方法相辅相成，可以针对不同情况选择合适的方法进行分析。

另外，对于发电机冲击问题的分析也是十分重要的。

冲击是指由于异常或突发状况引起的瞬时冲击载荷作用在发电机上，其可能导致发电机部件受力过大，甚至产生破坏。

为了对发电机冲击进行分析，可以借助数值模拟和实验测试相结合的方法。

数值模拟可以通过建立适当的数学模型，并采用合适的求解方法，模拟出冲击载荷对发电机的作用过程。

低负荷下PSS引起发电机无功功率振荡的问题分析?事故现象：某电厂330MW机组采用自并励励磁系统，晚高峰时顺利完成电力系统稳定器试验，发电机运行稳定，晚高峰后根据调度要求开始降低有功负荷，当负荷降至200MW时，发电机无功功率出现持续波动，无功功率振荡幅度大约为±20Mvar，将PSS功能退出，无功功率振荡立即平息，由于该电厂处于电网未端，无功功率波动直接影响地区电网的电压品质，电网调度非常重视，责成机组降负荷运行，并限期解决问题。

事故分析：从事故现象分析，在发电机负荷降至200MW时，励磁调节器附加控制功能电力系统稳定器(PSS)输出持续的振荡信号，导致发电机无功功率出现持续有规律振荡。

从PSS试验过程及结果分析，PSS相位补偿参数没有问题，且在发电机额定有功负载时，PSS输出稳定，发电机运行稳定，这说明当发电机有功负荷变化后，PSS出现不应有的不稳定因素。

由于PSS模型采用PSS-2A型，在模型中有转速输入环节，而发电机组具有本机固有振荡频率，频率为1. 5Hz左右，当负荷降至200MW时，PSS-2A模型的转速测量可能放大了本机振荡，再经过调节器调节后，和本机振荡形成共振，产生了PSS波动，从而导致发电机无功功率出现持续性振荡。

工程应用中，PSS投入客观上增加发电机无功功率运行不稳定性，国内某大型水电厂，电力系统稳定器也采用PSS-2A模型，也同样出现当有功功率降低时无功功率持续振荡的情况，因此可以确定是PSS-2A模型中转速环节的测量错误是事故的原因。

由于机组处于电网的特殊位置，不允许出现无功振荡现象，且由于本机振荡是不可消除，而PSS的相位补偿参数及放大倍数是合适的，只有将PSS模型由PSS-2A型改为PSS-1A型。

事故处理及反措：(1)将PSS模型由PSS-2A型改为PSS-1A型，并进行了试验验证，暂时消除了发电机低负荷下无功功率振荡诱发系统振荡的隐患。

(2)事故处理应该是临时性措施，既然励磁产品在转速测量上有问题，建议电厂要求励磁生产厂家进行技术改进，尽快将PSS模型改为原来设计的PSS-2A型，提高PSS的抗“反调”能力。

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。

电力系统振荡的原因及危害电力系统振荡的原因及危害1前言XXXX公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂，它同原有XXXX公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点，经三条500KV 线路向系统送电，地处京津唐负荷中心，对电网稳定起着重要的支撑作用。

作为京津唐电网最大的发电机组，其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。

根据国家十五计划实现全国联网的要求，华北电网规定，新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行，为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。

应国家电力调度中心要求，2003年6月18日，在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。

2低频振荡产生原因分析及危害性电力系统低频振荡在国内外均有发生，通常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者互联系统的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。

随着电力电子技术的快速发展，快速励磁调节器的时间常数大为减少，这有效地改善了电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。

但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低频振荡，低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。

(风险管理世界低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。

解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。

3PSS原理及其作用为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应，人们对传统励磁系统进行了改进。

对一个可能引起负阻尼的励磁调节器，向其中注入某些附加控制信号，使之可以提供正的阻尼，平息振荡，这就是PSS最基本的原理。

PSS作为一种附加励磁控制环节，即在励磁电压调节器中，通过引入附加信号，产生一个正阻尼转矩，去克服励磁调节器引起的负阻尼，控制量可以采用电功率偏差(△P)、机端电压频率偏差(△f)、过剩功率(△Pm)、和发电机轴速度偏差(△w)以及它们的组合等。

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。

电力系统稳定器PSS对发电机功角和转速变化的影响分析目前，我国已形成大电网、大系统和交直流混联电网，由于高快励磁装置的使用，因而电力系统时常有低频振荡现象，因而电力系统的正常、健康、稳定、安全与持续运行受到威胁。

对此，一般采用加装电力系统稳定器（Power System Stabilizer ，PSS）尽量来克服抑制系统低频振荡情况。

PSS的原理是励磁电压调节器上的信号，引起一个正阻尼转矩，去抑制原励磁电压调节器的负阻尼转矩，利用这种原理控制低频振荡的情况。

研究电力系统稳定器在于加强同步发电机运行的稳定性和抑制电网低频振荡的能力上，但对于安装PSS的同步发电机在大扰动下的稳定性少有研究。

本文通过Matlab建立电力系统仿真模型，并对比已安装和未安装PSS的系统在三相接地短路下的稳定情况来证明电力系统稳定器的作用。

1 电力系统稳定器影响分析电力系统稳定器概述：电力系统稳定器主要功能就是克服抑制系统的低频振荡现象，而低频振荡导致发电机转子间的相对摇摆，输电线路上表现出来就是功率的波动。

而PSS自动接受这些振荡信号，并以励磁电压调节器上的信号，引起一个正阻尼转矩，去抑制原励磁电压调节器的负阻尼转矩，利用这种原理控制低频振荡的情况。

因为PSS采用电压作为控制量，PSS因为有电磁惯性，所以励磁电压在励磁系统中产生滞后它的分量，这种情况会使电力系统阻尼遭到破坏，以及可能发生振荡现象。

因此若同步发电机的发生转子角的振荡情况，需要PSS的电压调节器提供的附加量比转子角的振荡角度先前，方才可以产生正向的阻尼转矩，因此抑制振荡。

2 仿真算例2.1 单机无穷大系统仿真模型上图1给出的系统中，给出的模块的参数为：发电机参数：G：600MVA，26kV，功率因数为0.85，汽轮机组，3000rpm，xd=1.6，x“d=0.25，x“"d=0.23，xq=，1.5，x"q=0.54，x""q=0.26，xl=0.21，T"d0=8.2s，T"q0=0.03s，H=6.3s，D=0 变压器参数：T：22/242kV，XT=0.16；线路参数：Z=4+j39.25Ω2.2 故障时功角和转速的仿真分析在不同情况的电力系统里，因为励磁控制系统有很多作用，其中一项就是削减电力系统的阻尼，从而造成不同程度的低频振荡。

电力系统中的动态稳定分析研究Ⅰ、简介电力系统是一个复杂的动态系统，随着电力市场和技术的发展，其规模和复杂程度越来越大，需求和供给的不平衡也愈加复杂，因此必须对其进行电力系统的动态稳定分析研究，以验证电力系统的稳定性和安全性。

本文将重点介绍电力系统中的动态稳定分析研究。

Ⅱ、动态稳定理论动态稳定是指电力系统在受到外界干扰（如电压突变、短路等）后，系统能够在一定时间内恢复到原来的稳态状态的能力。

动态稳定分析研究的核心理论包括振荡频率、振荡模式等。

1.振荡频率振荡频率是指电力系统在受到外界干扰后，系统振荡的频率。

它是评估动态稳定性能的重要指标之一。

当系统处于正常稳定状态时，振荡频率应该在标称频率附近浮动。

当系统受到扰动时，振荡频率值会发生变化。

振荡频率与系统的工作方式和负载情况密切相关，对于不同类型的系统，振荡频率的特征也不同。

2.振荡模式振荡模式是指系统在受到外界干扰后，系统内部不同部分的振荡情况。

这些振荡情况包括相角、电压、电流等各种量。

不同的振荡模式对于系统的稳定性有着不同的影响，需要通过分析振荡模式，以确定系统在受到扰动后的稳定性能。

Ⅲ、动态稳定评估动态稳定评估是指在电力系统受到外界干扰后，通过计算分析系统的振荡频率、振荡模态等指标，评估电力系统的动态稳定性能。

评估结果可以用于指导电力系统的运维和规划。

动态稳定评估的基本流程包括建立电力系统模型、模拟电力系统在受到外界干扰后的响应、分析振荡频率、振荡模态等指标，以确定系统的稳定性能和问题。

最终，需要提出相应的措施，对系统的不足之处进行优化和改进。

Ⅳ、动态稳定分析的方法动态稳定分析涉及多个专业领域，需要多种手段和工具进行研究。

以下是一些常用的方法：1. 暂态稳定分析暂态稳定分析是一种通过模拟电力系统在受到扰动后的响应来评估其稳定性的方法。

通过对系统的暂态响应进行精确计算和仿真实验，得出系统在不同扰动下的稳态和临界点。

2. 基于有效负荷模型的分析有效负载模型是一种简化的电力系统模型，通常用于快速分析一些重要的稳定性问题。

电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究
电力系统稳定器（PSS）是用来提高电力系统稳定性的装置，它通过向发电机的励磁系统注入与转子速度偏差成比例的信号来抑制同步振荡。

对于次同步振荡的影响，研究表明：
1. 反馈类型：不同类型的PSS对次同步振荡的影响程度不同。

一般而言，速度反馈型PSS 对次同步振荡有较大的影响，而功率反馈型PSS几乎不影响次同步振荡。

2. 阻尼特性：PSS主要通过增加系统的阻尼来减少次同步振荡现象，改善系统的动态稳定性。

3. 频域分析：利用频域分析方法可以评估PSS对次同步振荡模态的影响，进而优化其设计参数。

4. 柔性交流输电系统：在柔性交流输电系统中，PSS的作用尤为重要，因为它可以有效应对由于快速电力电子控制引入的新的动态特性问题。

其次，研究PSS对次同步振荡影响的机制涉及以下几个关键方面：
1. 系统模型：首先需要建立包含PSS的详细电力系统模型，包括发电机、调速系统、励磁系统以及相关的电力网络。

2. 参数设计：PSS的参数设计对其性能至关重要，不当的参数设置可能导致PSS无法有效地抑制次同步振荡。

3. 信号注入方式：PSS的信号注入方式（如相位补偿和增益调整）会影响其对特定频率振荡的抑制效果。

4. 系统响应：分析PSS对系统各部分响应的影响，包括对发电机组、电网及其它相关设备的影响。

5. 实验验证：通过仿真或现场测试验证理论分析和设计的有效性，确保PSS能够在实际操作中达到预期的抑制效果。

综上所述，电力系统稳定器的设计和应用是一个复杂的工程任务，需要综合考虑多种因素才能有效地抑制次同步振荡，保证电力系统的稳定运行。