电力系统低频振荡分析控制方法研究

弱电源电网低频振荡分析分析了弱电源电网低频振荡问题的形成机理，论述了振荡现象出现的原因，并如何防范和解决振荡问题，提出了相应的解决对策。

标签：低频振荡；分析；防范随着电力系统的快速发展，远距离、负荷重输电系统已逐步投入运行，快速自动励磁调节器与快速励磁系统的应用与普及，使得电力系统面临着各类低频振荡问题，对电力系统的运行造成了很大影响。

深入分析和探索电网低频振荡问题，对于电力系统的可靠运行有着极大的现实意义。

1 低频振荡的形成机理电力系统中，发电机经输电线路处于并列运行状态时，在扰动的影响下，发电机转子间会出现互相摇摆的现象，且在缺乏弱阻尼或是负阻尼时，其振荡频率将保持在0. 2-2. 5H，一般也叫低频振荡。

与此同时，在输电线路上，同样也会出现这样的振荡现象。

发电机电磁力矩通常可分为同步力矩（PE）与阻尼力矩两种类型，前者和转子角度变化率的相位相同，而后者则与转速偏差（也就是转子速度变化率）的相位相同。

假如同步力矩不够，则可能出现滑行失步现象；而如阻尼力矩过小，则可能引起振荡失步。

现有的研究大多表明：低频振荡的形成机理，即在某种特定情形下，系统所具有的负阻尼作用与系统电机、机械以及励磁绕组等方面的正阻尼相互抵消，导致系统总阻尼变小甚至为负，当系统阻尼较大时，自发振荡很少会出现，且在扰动后会很快消失；当系统阻尼>零，阻尼相对偏小的情况下（弱阻尼），受扰动影响，振荡可能需要较长时间后方可平息如果振荡平息前又发生了新的扰动，那么我们观察到的持续振荡现象可能会时大时小：当系统阻尼<0（负阻尼），则可能会形成自发振荡，且幅值还会慢慢上升。

2 电力系统低频振荡原因分析迄今为止，对于低频振荡的诱因尚无确切定论，最广泛接受的是欠阻尼机理。

然而，该机理仍无法解释系统出现的各种异常动态行为。

为此，近年来强迫振荡机理和谐振机理等其他机理解释重新成为人们讨论的热点。

一是模态谐振机理，电力系统的线性和模态随参数的变化而变化，当两个或多个阻尼振荡模态变化至接近或者相同的状态，由于相互影响导致一个状态变得不稳定。

电力系统低频振荡的原因引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，它为我们提供了稳定的电能供应。

然而，有时候电力系统会出现低频振荡问题，给系统的稳定运行带来困扰。

本文将探讨电力系统低频振荡的原因，以及可能导致这些振荡的因素。

低频振荡概述低频振荡是指电力系统中频率较低的周期性波动。

一般情况下，电力系统的标准工作频率为50Hz或60Hz，而低频振荡往往发生在0.1Hz到1Hz范围内。

这种振荡可能导致电网不稳定、设备损坏甚至停电。

常见原因动力系统负载变化动力系统负载变化是引起低频振荡的常见原因之一。

当负载突然增加或减少时，会导致发电机和负载之间的失衡，从而引起低频振荡。

这种失衡可能是由于大型工业设备启动或停止、大规模用电设备切换等原因引起的。

发电机调节不当发电机是电力系统的核心组成部分，它负责将机械能转换为电能。

发电机调节不当可能导致低频振荡。

如果发电机的调节系统响应缓慢或不灵敏，就会导致频率波动，从而引起低频振荡。

线路参数变化电力系统中的线路参数变化也可能导致低频振荡。

线路的阻抗、电感和电容等参数会受到温度、湿度和环境条件等因素的影响而发生变化。

这些变化可能导致系统的谐振现象，从而引起低频振荡。

控制系统故障控制系统是保持电力系统稳定运行的关键组成部分。

控制系统故障可能导致低频振荡。

自动发电机控制器（AVR）故障可能导致发电机输出功率不稳定，从而引起低频振荡。

高压直流输电系统干扰高压直流输电系统在长距离输送大功率时具有优势，但它也可能对交流输电网产生干扰。

由于高压直流输电系统的存在，可能会引起电力系统中的低频振荡。

振荡的影响低频振荡对电力系统的影响是严重的。

它可能导致设备损坏，包括发电机、变压器和开关设备等。

低频振荡可能导致电网不稳定，从而引起停电和能源供应中断。

低频振荡还可能对用户造成经济损失，并对社会生活产生负面影响。

预防和控制为了预防和控制低频振荡问题，需要采取一系列措施。

应确保发电机和负载之间的平衡。

电力系统低频振荡综述摘要：介绍了电力系统低频振荡的概念，分析了其产生的原因及几种低频振荡分析方法，阐述了抑制低频振荡的措施。

关键词：电力系统低频振荡小干扰稳定0引言在现代电力系统中, 由于产生低频振荡而失去小干扰稳定性并造成严重事故的情况时有发生。

所谓的低频振荡，就是指在小扰动的作用下, 发电机转子发生持续摇摆, 同时输电线路的功率也发生相应振荡, 振荡频率在0.1～2.5Hz之间, 如果电力系统有足够的阻尼, 则振荡将逐渐消失;如果系统缺乏必要的阻尼, 则振荡越来越剧烈,系统会失去动态稳定。

两个互联电力系统之间联络线上, 发生低频振荡的频率最低, 约为0.1～0.6Hz。

同一地区的不同电厂之间, 发生振荡频率在1 Hz左右的低频振荡, 简称为地区低频振荡;同一电厂的不同机组之间, 发生低频振荡的频率最高, 约为1.3～2.5Hz。

低频振荡发生在满负荷运行时, 如减少出力, 低频振荡现象消失。

低频振荡时, 发电机的角速度、转矩、功率都周期性变化, 电压基本不变。

1 低频振荡产生的原因（1）缺乏互联系统机械模式的阻尼而引起低频振电力系统中产生低频振荡的根本原因是由于系统中产生了负阻尼作用,抵消了系统固有的正阻尼,使系统的总阻尼很小或为负值。

系统的阻尼很小时,如果受到扰动,系统中的功率振荡长久不能平息,就会造成减幅或等幅的低频振荡;而系统的阻尼为负值时,则将造成增幅的低频振荡。

（2）发电机的电磁惯性引起低频振荡电力系统的励磁控制,就是通过控制励磁系统的励磁电压EF 、从而改变励磁电流if 来达到控制发电机运行状态的目的。

调节励磁电流if 实际上是调节气隙合成磁场,它可以使发电机机端电压为所需值,同时也影响了电磁转矩。

因此,调节励磁电流可以控制机端电压和电磁转矩。

使用励磁自动控制时,励磁系统便会产生一个励磁电压变量△EF 。

由于发电机励磁绕组具有电感, △EF 在励磁绕组中产生的励磁电流变量将是一个比它滞后的励磁电流强迫分量△ife 。

电力系统低频振荡的成因重新解析电力系统低频振荡是指在电力系统中出现的频率较低且持续一段时间的振荡现象。

这种振荡通常具有较大的振幅，对电力系统的稳定性和可靠性产生负面影响。

在过去的研究中，对电力系统低频振荡的成因进行了一定的解析，但是由于电力系统的复杂性和多变性，对于该问题的理解和解释仍有待进一步深入。

为了重新解析电力系统低频振荡的成因，我们需要从其根本原因出发，即电力系统的动态特性和稳定性。

电力系统由发电机、变压器、输电线路、负载等多个组成部分组成，它们之间通过复杂的电力网相互连接。

系统中存在大量的多相流动和耦合效应，以及动态响应和稳态响应之间的相互作用。

电力系统低频振荡的成因可能与电力系统的固有特性有关。

电力系统中的各个组成部分都具有一定的惯性和阻尼特性，如发电机的转子惯性、变压器的电感和阻尼、输电线路的阻抗等。

这些特性在系统负荷发生变化或发生故障时会引起系统的动态响应，可能导致系统振荡的发生。

电力系统中还存在很多复杂的非线性和时变特性，如各种控制设备、保护装置等，它们的作用也可能对系统的稳定性产生影响。

电力系统低频振荡的成因还与系统运行状态有关。

电力系统是一个大规模的复杂网络，其中包含了多个节点和支路。

系统的运行状态是指各节点和支路的电压、电流、功率等参数的数值。

当系统运行状态接近不稳定边界时，系统的动态响应会增加，可能引发低频振荡。

当发电机负荷过重或输电线路过载时，系统容易产生低频振荡。

还有一些外部因素，如输电线路的突然故障、恶劣天气条件等，也可能对系统的稳定性产生影响。

电力系统低频振荡的成因还与系统的控制方法和运行策略有关。

电力系统通过各种控制设备和调度控制中心来实现对系统的监视和控制。

这些控制方法和运行策略的选择对系统的稳定性和抗扰性产生重要影响。

调度中心对系统的发电机输出功率、变压器的变比、输电线路的有功和无功功率等进行调节时，可能引发系统的低频振荡。

不合理的控制策略和参数设置也可能导致系统的不稳定。

电力系统周期振荡的失稳分析摘要：随着国民经济的发展和电网规模的不断扩大，电力系统的动态稳定性越来越受到广泛关注。

电力系统的整体控制性和系统互联性在一定程度上加剧了电网低频振荡对电力系统安全稳定运行的威胁。

因此，分析影响电力系统低频振荡的诱发因素，并在此基础上分析低频振荡控制的方法，是有效改善当前电力系统安全稳定状况的有效措施。

关键词：电力系统、低频振荡0引言低频振荡是由于电力系统在运行中不断受到外界和内部的干扰，使发电机转子间的阻力不足引起的。

从低频振荡发生至今，研究较多的是负阻尼机理，由于系统的调节措施作用，产生附加的负阻尼，抵消系统的正阻尼，导致扰动后振荡不衰减或增幅振荡。

因此，研究电力系统低频振荡就是要确定系统中是否存在弱阻尼的振荡模式，并采取有效措施增强这些模式的阻尼，减少发生振荡的可能。

为了抑制低频振荡，本文针对现有各种低频振荡的分析方法和抑制措施进行分析研究。

1 电力系统低频振荡概述1.1 电力系统稳定的定义及分类所谓定系统的稳定性，是指表征电力系统在受到物理扰动之后，系统自行恢复到运行平衡点的一种综合能力。

当系统在给定的初始运行下运行时，由于受到明显的物理扰动，所以系统需要充分发挥自身的性能重新回到原平衡点。

这种运行的完整性和平衡性能力被称为电力系统的稳定性。

当电力系统受到外界和内部干扰时，依然能够实现发电机组输出的电磁转矩和原动机输入的机械转矩的平衡，使得所有发电机转子速度保持恒定，从而使在电气上连接在一起的各个同步发电机机械输入转矩和电磁转矩平衡，最终保证了电力系统的安全稳定运行。

电力系统的稳定性可以分为功角稳定、电压稳定、频率稳定三大类。

根据扰动的强度大小，功角稳定又分为小信号稳定和暂态稳定，功角稳定是影响电力系统稳定性的最主要分类。

1.2 电力系统低频振荡的必要性我国地域辽阔，电力能源需求大，电力能源结构还不够完善。

当前的电力负荷中心主要集中在东部和南部地区，为了促进我国电力事业的发展，我们提出了“西电东送、南北互供，全国联网”的电力发展战略。

电力系统低频振荡综述1 研究背景和意义：随着互联的电力系统规模不断扩大，电力系统的稳定性问题也越来越突出。

20世纪60年代美国的西北联合系统与西南联合系统进行互联运行时，发生了功率的增幅振荡，最终破坏了大系统间的并联运行。

自此之后，低频振荡一直是电力系统稳定运行中备受关注的重要问题之一。

除此之外，日本、欧洲等也先后发生过低频振荡。

在我国，随着快速励磁装置使用的增加，也出现了低频振荡现象[1]，如：1983 年湖南电网的凤常线、湖北电网的葛凤线；1994 年南方的互联系统；1998 年、2000年川渝电网的二滩电站的电力送出系统；2003 年2、3 月南方--香港的交直流输电系统；2005 年10 月华中电网等。

以上电网都曾发生全网性功率振荡。

电力系统低频振荡一旦发生，将严重威胁电网的安全稳定运行，甚至可能诱发连锁反应事故，造成严重的后果[2]。

因此，对低频振荡进行深入研究并分析其控制策略具有十分重要的意义。

我国的超大规模交流同步电网的互联以及交直交混合互联电网已经初具规模，并且发展迅速。

2011年12月，由我国自主研发、设计、制造和建设的，目前世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程——1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程正式投入运行；2012年3月，锦屏－苏南±800千伏特高压直流输电线路工程全线贯通。

仿真分析和现场试验结果表[3-4]：跨区交流联网特别是弱联系交流联网将带来大扰动的暂态稳定问题和小扰动的动态稳定问题，其中，大扰动后暂态功率的大范围传播和0.1Hz左右的超低频振荡对互联电网的安全构成威胁，应采取有效措施加以解决。

总之，低频振荡现象在大型互联电网中时有发生，常出现在长距离、重负荷输电线路，并随着互联电力系统规模日益增大，系统互联引发的区域低频振荡问题已成为威胁互联电网安全稳定运行、制约电网传输能力的重要因素之一[1]，有必要全面认识电力系统低频振荡问题。