低频振荡主导模式的滑窗谱分析方法

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低频振荡详细讲解

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研究造成这些现象的关键因素及机理; 如何抑制这些振荡; 全国联网后是否会有更低频的振荡出现等等, 都是急需解决的问题。
低频振荡分为两种类型：局部模态（Local Modes）和区域间模态（Interarea Modes）。局部振荡模态是指系统中某一台或一组发电机与系统内的其余机组的失步。由于发电机转子的惯性时间常数相对较小，因此这种振荡的频率相对较高，通常在1～2Hz之间。区域间振荡模态是指系统中某一个区域内的多台发电机与另一区域内的多台发电机之间的失步。由于各区域的等值发电机的惯性时间常数比较大，因此这种振荡模态的振荡频率较低，通常在0.1～0.7Hz之间。
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（5）不适当的控制方式导致低频振荡抑制低频振荡的过程,就是调节励磁电流if, 使它产生的电磁转矩减缓转子在速度变化中的动能和未能的转换。但在一些扰动中, 机端电源和电磁转矩对励磁电流的要求会产生矛盾,使励磁调节不能同时满足二者的要求,甚至起了相反的作用,破坏了系统的稳定。因此,如控制的目的是抑制系统的低频振荡,而使用以等与转子转速无直接联系的信号 ,UG,f 为输入控制量的控制方式,则在一定条件下会引起系统的增幅振荡。
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以上是从内部因素考虑的低频振荡发生的机理,还有一些具体的外部因素也是导致低频振荡发生的原因，内部原因和外部原因互为因果关系,可以相互解释。如:a.电网长链形结构和弱联络线; b. 主电站备用功率裕度不充分或没有; c. 区域功率严重不平衡(或出现负荷波动);d. 抽水蓄能电站以抽水方式运行状态;e. 直流控制系统、控制模式以及交直流间相互作用; f.负荷的波动。
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（6）混沌振荡机理混沌现象是在完全确定的模型下产生的不确定现象，它是由非线性系统中各参数相互作用而导致的一种非常复杂的现象。文献[10]针对低频振荡的参数进行分析得出了如下结论：（1）仅有阻尼而无周期性负荷扰动时，系统不会出现混沌振荡；（2）在周期性扰动负荷的作用下且当扰动负荷的值超过一定范围的时候，系统出现混沌振荡；（3）在周期性负荷扰动下，当阻尼系数接近某一数值时，系统发生混沌振荡。

电力系统低频振荡

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。

汽轮发电机组滑动轴承油膜振荡故障的分析与治理

３振动突变原因分析
综合以上振动特征，为突发振动是真实信认号，稳定振动与发电机转子本身没有关系，不而是由支承转子的轴承故障所致。通过对振动突发
性、动与转速之间的关系及发电机转子一阶临振
摘要：台３０ＭＷ汽轮发电机组检修后开机过程出现异常振动，现为发电机轴承振动突变。分析表明，某５表振动突变的原因是发电机轴承发生了油膜振荡故障。通过对安装数据的分析，为发电机轴承单边侧隙偏小是认诱发油膜振荡的主要原因，通过修改轴承侧隙和标高消除了机组的油膜振荡故障。
机。上述异常振动影响了机组的安全稳定运行。
构，轴系有６套轴承，中汽轮机１２轴承为全其，可倾瓦轴承，，承为椭圆瓦轴承，电机５，３４轴发６轴承为球面瓦轴承。机组结构振动发散伯德图
（）４给出了３个典型转速下的频谱图，３图分别代表１０ｍｎ之前、８０～０ｍｎ和振０ｒｉ８／１０２９０ｒｉ／
图４３个典型转速下５轴承测点的频谱图
而且幅值较大，远超过工频分量幅值。图５给出了某次振动突变后的振动波形。图上黑点与汽轮机旋转周期相对应。该波形图所对
宣
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应的转速为２９１５ｒｒｎ由该图反推出故障信２．／ｉ。ａ

电力系统低频振荡鉴别及控制技术研究

电力系统低频振荡鉴别及控制技术研究随着电力系统的快速发展，低频振荡问题越来越突出。

低频振荡可以导致电路中电能的损失、对设备产生破坏、系统稳定性丧失等问题，严重危及电网的运行安全。

因此，研究电力系统低频振荡鉴别及控制技术具有相当的重要性。

低频振荡的成因低频振荡是电力系统中一种不稳定的振荡，其频率通常在0.1~2Hz之间。

低频振荡涉及到多种因素，如系统负荷、地形地貌、交流线路传输性能等。

其中，负荷扰动是引起低频振荡的主要因素。

当负荷变化不均匀或者负荷增加时，会产生系统频率扰动，从而导致低频振荡的发生。

低频振荡鉴别技术低频振荡鉴别技术是指通过采集实时数据，利用数学模型进行分析，从而确定是否存在低频振荡并对其进行识别的过程。

低频振荡鉴别技术涉及到多学科的知识，如电力系统理论、数据分析、算法等。

目前，常用的低频振荡鉴别技术主要包括功率谱分析、小波分析、时频分析、奇异值分解等。

功率谱分析是一种较为直观的低频振荡鉴别方法。

它通过对电压或电流信号进行傅里叶变换，将信号分解为一系列频率成分。

然后再计算每一频率成分对应的功率谱密度，进而确定是否存在低频振荡。

小波分析是一种局部频率分析方法，它可以对信号进行精细分解，从而获得更加准确的频率信息。

通过对低频信号进行小波分析，可以更加清晰地观测低频振荡的特征，从而提高鉴别准确度。

时频分析是将功率谱和小波分析的优点结合起来，能够同时显示信号的频率和时间特性。

通过时频分析方法，可以精确地确定低频振荡持续时间、振幅大小、振动频率等重要参数。

奇异值分解是一种线性代数分析方法，它可以将原始数据分解成矩阵形态，进而分离出不同频率成分。

因此，奇异值分解也被用于低频振荡的鉴别与分析。

低频振荡控制技术低频振荡控制技术是指针对低频振荡进行控制的方法，它可以通过调节各种设备的参数，改善电网的稳定性，从而达到控制低频振荡的目的。

中央化调度、相邻节点协调调节等方法是低频振荡控制的传统手段，但这些方法存在调节速度较慢、控制效果不理想等缺陷。

大规模互联电网区域间低频振荡实用分析方法

ｍａｈｎｓｓｓｅｒｖａｈｍｐｃｆｇｎｒｔｒｍｏｅ，ｅｃｔｔｎｓｓｅａｄｌａｄｅｎｏｃｌｔｎｍｏｅ，ａｄｉｐｏｅｃｉｅｙｔｍｅｅｌｅｉａｔｅｅａｏｄｌｘｉｉｙｔｍｎｏｄｍｏｌｏｓｉａｉｄｓｎｔｒｖｓｔｏａｏｌｏ
ｔｅｃｒｃｉｎｏｅｐｏｏｅｔｏ．Ｕｉｇｔｉｍｅｈｄｔｎｙｅｔｅｎｔｎｌｎｅｃｎｅｔｄｐｗｅｙｔｍｓｈｎｅ —ａｅｈｏｒｔｔｒｐｓｄｍｅｈｄｅｏｆｈｓｎｓｔｏｏａａｚａｉａｔｒｏｎｃｅｏｒｓｅ，ｔｅｉｔｒｒａｈｌｈｏｉｓｗａａｉｇｄｍｉａｔｉｅｔｌｍｏｅｅｃｎｅｉｎｌｏｖｄｉｗｏｓｅｓＡｎｈｓｉｇｓｏｃｍｉｇｅｅｃｉｇｅｋｄｍｐｎｏｎｎｎｒａｄｓａｏｖｎｅｔｓｌｅｎｔｔｐ．ｉｒｙｄｔｅｍｉｓｎｈｒｏｎｓｗｈｎｓａｈｎｔｒｓｍｅｅｇｎａｕｓｂＳＰａｅｍａｅｕ，ａｄｉｈａｉｈｃｕｌｄｐｎａｕｗｒｓｓｅｓａｃｒｔｌｓｏｉｅｖｅｙＰＡＳｄｐｎｎｔｅｓｍｅｔｌｒｍｅｔｅａｔａａｉｇｖｌｅｏｐｅｙｔｍｓｉｃｕａｅｙａ－ｍｆｏｓｓｅ．ｅｓｄＫｅｒｓｌｇｙｗｏｄ：ａｅ—ｓａｅｐｗｅｙｔｍ；ｉｔｒ—ａｅｏ —ｆｑｅｃｓｉａｉｎ；ｃａｓｃｅｏｄ—ｏｄｒｍｏｅ；ｐｗｒａｇｅｒｃｌｏｒｓｓｅｎｅｒａｌｗｒｕｎｙｏｃｌｔｅｌｏｌｉａｓｃｎｓｌｒｅｄｌｏｅｎｌ

电力系统低频振荡机理的研究_王铁强

第22卷第2期2002年2月中　国　电　机　工　程　学　报Proceedings of the CSEEVol.22No.Feb.2002ν2002Chin.S oc.for Elec.Eng.文章编号:025828013(2002)022*******电力系统低频振荡机理的研究王铁强1,贺仁睦1,王卫国1,徐东杰1,魏立民2,肖利民2(1.华北电力大学电力系,北京100085;　2.河北电力调度通信中心,石家庄050021)THE MECHANISM STU DY OF LOW FREQUENCY OSCI LLATION IN POWER SYSTEM WAN G Tie2qiang1,HE Ren2mu1,WAN G Wei2guo1,XU Dong2jie1,WEI Li2min2,XIAO Li2min2(1.North China Electric Power University,Beijing100085,China;2.Hebei Electric Power D&C Center,Shijiazhuang050021,China)ABSTRACT:A field data case of Hebei s outh net An2bao line oscil2 lation is analyzed by the Prony alg orithm first in the paper.The mechanism of power system low frequency oscillation is then dis2 cussed.The paper presents that the Res onance mechanism of dis2 turbing frequency and nature oscillation frequency may be a reas on for power oscillations.Farther simulations analyze the possible dis2 turbance to system,and a conclusion has been made that the An2Bao line oscillations quite fit the res onance case.At last the possible dis2 turbances to power system is discussed,and s ome suggestions are made for further study.KE Y WOR DS:low frequency oscillation;negative damping; prony algorithm;resonance mechanism摘要:应用Prony算法研究了河北南网安保线低频振荡的具体实例,并讨论了低频振荡的机理,提出低频振荡的机理之一是由于扰动的频率与自然振荡频率共振造成的。

低频振荡介绍

系统阻尼足够
振荡逐渐消失
系统缺乏阻尼
失去动态稳定
一、
（二）低频振荡的现象和特点
Ø 低频振荡时，发电机通常满负荷运行或线路重载；减小出力，可以削弱低频振荡； Ø 低频振荡时，发电机角速度、转矩、有功功率周期性变化，电压变化不大。
一、
（三）低频振荡分类
低频振荡
负阻尼导致
强迫振荡导致
局部振荡区域振荡
FACTS
柔性交流输电系统
Flexible Alternative Current Transmission System
包括串联补偿装置、无功补偿器、同步补偿器等，为系统提供灵活的抑制低频振荡的方式。
课件回顾（思考题）
1、低频振荡的振荡频率通常在0.1~0.8Hz之间。 A、对 B、错
Ø 低频振荡时，发电机通常满负荷运行或线路重载；减小出力，可以削弱低频振荡； Ø 低频振荡时，发电机角速度、转矩、有功功率周期性变化，电压变化不大。
一、
（三）低频振荡分类
低频振荡
负阻尼导致
强迫振荡导致
局部振荡区域振荡
（三）低频振荡分类
局部振荡
• 又称厂内型低频振荡 • 涉及同一电厂的发电
机与系统内的其余发电机之间的振荡。 • 0.8~2.5Hz
（一）一次系统方面的措施
增强网架，减少重负荷输电线路，减少受送间电气距离。输电线路采用串联补偿电容，减少联系电抗。采用直流输电方案。
长输电线路中部装设静止无功补偿器（SVC）。
（二）二次方面的措施
三、低频振荡抑制措施
PSS
电力系统稳定器
Power System Stabilizer
基本原理：
产生一个正阻尼以抵消系统的负阻尼。

低频振荡详细讲解

研究造成这些现象的关键因素及机理; 如何抑制这些振荡; 全国联网后是否会有更低频的振荡出现等等, 都是急需解决的问题。低频振荡分为两种类型：局部模态（Local Modes）和区域间模态（Interarea Modes ）。局部振荡模态是指系统中某一台或一组发电机与系统内的其余机组的失步。由于发电机转子的惯性时间常数相对较小，因此这种振荡的频率相对较高，通常在1～ 2Hz之间。区域间振荡模态是指系统中某一个区域内的多台发电机与另一区域内的多台发电机之间的失步。由于各区域的等值发电机的惯性时间常数比较大，因此这种
互联电网低频振荡
李兴源 (四川大学)
0 引言

随着西电东送和全国联网工程的实施，我国即将形成世界上屈指可数的超大规模复杂电网。但随着电网规模的日趋庞大,局部地区的扰动可能会影响整个电网的正常运行,甚至出现国内外均未见报道的一些异常动态行为。如由于电网规模庞大和复杂, 导致各子网暂态稳定水平下降, 输电线路传输功率极限较联网前更低于热稳极限, 我国已于2003年九月联网后观察到全系统出现频率低至0.13Hz 的超低频振荡,暂态不平衡功率跨区域传播, 及由于联络线的功率种结果：一是振荡的幅值持续增长，使系统的稳定遭到破坏，甚至引起系统解列；二是振荡的幅值逐步减小，或通过恰当的措施平息振荡。因此，对电力系统低频振荡的机理进行研究，并采取相应的抑制措施具有十分重要的意义。
1 低频振荡的发生机理

（1）欠阻尼机理自F. Demello在文献[3]中最先提出低频振荡的欠阻尼机理后，在学术界逐渐取得了共识。这一理论认为低频振荡是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。

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ｔｏｄｅｓｃｒｉｂｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｓｉｎｓｅｃｏｎｄｔｉｍｅｗｉｎｄｏｗ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｃｏｍｐａｒｉ —
１００１９２；
摘要：实际电力系统低频振荡复杂，具有多模式且模式时变的特点，但在秒级时间窗内，仍可采用非时变特征根
来描述机电振荡模式．采用滑窗后谱分量比较的办法，解决阻尼识别和模式变化判别问题；针对振荡带宽较窄的特
频谱分析方法的改进，即保留了原有工程经验，又解决了实际问题．仿真表明：该方法在干扰和多模式的情况下抗干扰性强，模式识别准确．

关键词：低频振荡；主导模式；滑窗；谱分析；神经网络
中图分类号：ＴＭＴＩ１
第２８卷第１期
２０１３年３月
电力科学与技术学报
Ｊ０ＵＲＮＡＬＯＦＥＩＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
ＶｏｌＩ２８ＮＯ．１
Ｍａｒ．２Ｏ１３
低频振荡主导模式的滑窗谱分析方法
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７３９１４０（２０１３）０１ — ００４８ — ０８
Ｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓｌｉｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌｙｓｉｓ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎａｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄｏｆｔｅｎｈａｖｅｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｍｕｌｔｉ — ｍｏｄｅａｎｄｍｏｄｅｃｈａｎｇｉｎｇ，ｗｈｅｒｅａｓ，ｉｔｃａｎｓｔｉｌｌｕｓｅｔｈｅｎｏｎ－ｖａｒｉａｂｌｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｒｏｏｔｓ
２．ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９２，Ｃｈｉｎａ￣３．ＧｕｉｙａｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＢｕｒｅａｕ，Ｇｕｉｙａｎｇ５５０００２，Ｃｈｉｎａ）
ｍｅｔｈｏｄｆｏｒｄｏｍｉｎａｎｔｍｏｄｅｓｏｆｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ
ＺＨＵＷｅｉ一，ＪＩＡＮＧＤｉ，ＭＡＪｉａｎ－ｗｅｉ，ＺＥＮＧＺｈｅ — ｚｈａｏ
３炜。，蒋烦，马建伟曾苗昭
＇
（１．长沙理工大学电气与信息工程学院，湖南长沙４１０００４；２．中国电力科学研究院，北京
３．贵阳供电局，贵州贵阳
５５０００１）
ｓｏｎｏｆｓｌｉｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗｓｐｅｃｔｒａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｔｈｅｄａｍｐｉｎｇａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｏｆｍｏｄｅｃａｎｂｅｉｄｅｎｔｉ — ｌｅｆｄ．ＢｅｃａｕｓｅｏｆＬＦＯｎａｒｒｏｗｂａｎｄｗｉｄｔｈ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｎｏｉｓｅｉｍｍｕｎｉｔｙ，ｓｐｅｃｔｒｕｍａｎａｌ — ｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＦｏｕｒｉｅｒＢａｓｉｓＦｕｎｃｔｉｏｎｓｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋａｒｅｕｓｅｄ．Ｔｈｅｄｏｍｉｎａｎｔｍｏｄｅｆｒｅ — ｑｕｅｎｃｙｃａｎｂｅｃａｌｃｕｌａｔｅｄｂｙｔｈｅｗｅｉｇｈｔｓ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｌｉｄｉｎｇｗｉｎｄｏｗｔｒａｉｎｉｎｇ，ｔｈｅｄａｍｐｉｎｇ，ｍａｇｎｉｔｕｄｅａｎｄｍｏｄｅｃｈａｎｇｅｓｃａｎｂｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｓｌｉｄｉｎｇ－ｗｉｎｄｏｗａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｔｈｅｍｅａｓ — ｕｒｅｄｄａｔａｏｎ－ｌｉｎｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｐｅｃｔｒａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｎｏｔｏｎｌｙｒｅｔａｉｎｓｔｈｅ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ。ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０００４，Ｃｈｉｎａ￣
点，采用最小二乘递推的傅里叶基神经网络谱分析方法提高抗干扰能力，并从窗口权值分析得到主导模式的频率；
通过滑窗训练。识别各模式的阻尼和幅值以及模式的变化．开窗和滑窗分析符合实测数据在线分析的实际过程；对