电能质量治理中的振荡问题及其抑制措施
【精选】电力系统低频振荡分析与抑制
电力系统低频振荡分析与抑制文献综述一．引言“西电东送、南北互供、全国联网、厂网分开”己成为21世纪前半叶我国电力工业发展的方向。
大型电力系统互联能够提高发电和输电的经济可靠性,但是多个地区之间的多重互联又引发了许多新的动态问题,使系统失去稳定性的可能性增大。
随着快速励磁系统的引入和电网规模的不断扩大，在提高系统静态稳定性和电压质量的同时，电力系统振荡失稳问题也变得越来越突出。
电力系统稳定可分为三类,即静态稳定、暂态稳定、动态稳定。
电力系统发展初期，静态稳定问题多表现为发电机与系统间的非周期失步.电力系统受到扰动时,会发生发电机转子间的相对摇摆，表现在输电线路上就会出现功率波动。
如果扰动是暂时性的，在扰动消失后，可能出现两种情况，一种情况是发电机转子间的摇摆很快平息，另一种情况是发电机转子间的摇摆平息得很慢甚至持续增大，若振荡幅值持续增长，以致破坏了互联系统之间的静态稳定，最终将使互联系统解列。
产生第二种情况的原因一般被认为是系统缺乏阻尼或者系统阻尼为负。
由系统缺乏阻尼或者系统阻尼为负引起的功率波动的振荡频率的范围一般为0。
2～2。
5Hz，故称为低频振荡。
随着电网的不断扩大,静态稳定问题越来越表现为发电机或发电机群之间的等幅或增幅性振荡，在互联系统的弱联络线上表现的尤为突出.由于主要涉及转子轴系的摆动和电气功率的波动,因此也称为机电振荡。
低频振荡严重影响了电力系统的稳定性和机组的运行安全。
如果系统稳定遭到破坏，就可能造成一个或几个区域停电，对人民的生活和国民经济造成严重的损失。
最早报道的互联电力系统低频振荡是20世纪60年代在北美WSCC成立前的西北联合系统和西南联合系统试行互联时观察到的，由于低频振荡，造成联络线过流跳闸，形成了西北联合系统0。
05Hz左右、西南联合系统0。
18Hz的振荡。
随着电网的日益扩大，大容量机组在网中的不断投运，快速、高放大倍数励磁系统的普遍使用，低频振荡现象在大型互联电网中时有发生，普遍出现在各国电力系统中，已经成为威胁电网安全的重要问题。
电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施
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]。
电力系统的低频振荡问题分析及处理措施
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。
谐波、谐振的危害及防治措施
谐波、谐振的危害及防治措施前言随着电气自动化的迅速发展，工业生产中对电能质量的要求更高，但由于电能的复杂性和不稳定性，电力企业和电力用户都会面临许多问题。
其中一个关键问题就是谐波和谐振的危害，它们会对电力系统带来很多问题，同时也会对设备和工作人员的安全产生影响。
因此，谐波和谐振的危害需要引起我们的重视，有必要采取相应的措施进行防治。
谐波的危害谐波是指频率为整数倍基波频率的倍频波，当电网中出现谐波时，会对电力系统造成很多负面影响，主要表现在以下几个方面：1. 降低电网功率因数谐波会对电力系统的功率因数产生影响，使功率因数降低。
功率因数越低，电子设备就越难以正常工作，同时还会导致电能损失和电费增加。
因此，谐波应尽量减小。
2. 损害设备大量谐波会给设备带来很大的损害，造成设备寿命减少，安全储备降低和可靠性下降，这对生产带来很大的风险和影响。
谐波带来的损害主要包括：•电机过热损坏•物理变形•变压器局部过热•电容器和电感器损坏3. 干扰通信系统谐波会引起通信系统（尤其是无线电通信系统）的干扰，影响通信质量。
这种干扰会干扰射频通信的接收机、起伏机、响应器、发射机以及其他电子部件，使通信信号受到严重干扰，从而影响通信过程的稳定性和可靠性。
谐振的危害谐振是指电力系统在特定频率下的共振现象。
虽然谐振一般在正常运行条件下不会出现，但当出现谐振时，会对电力系统造成很大的威胁，主要表现在以下几个方面：1. 破坏电力设备谐振波能量巨大，一旦出现谐振，就会对电力设备造成破坏，严重时甚至会导致设备停产，影响生产。
因此，谐振的出现需要引起注意。
2. 对安全产生威胁谐振波会对人员和设备的安全产生威胁，严重时会导致设备火灾、电击事故等。
电力系统中所有的设备，不仅要承受电压和电流的冲击，还要承受谐振波的冲击，如果谐振波过大，会对设备造成严重威胁。
3. 影响电网稳定性谐振波的存在会破坏电力系统的稳定性，使电网不稳定，从而引起负荷不均衡、跳闸等故障，进一步危及电网的供电能力和稳定性。
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。
电能质量解决方案
电能质量解决方案一、背景介绍电能质量是指电力系统中电压、电流和频率等电力参数的稳定性和纯净度。
随着现代电力设备的普及和电力负荷的增加，电能质量问题日益突出，给工业生产和居民生活带来了许多不便和风险。
因此，制定和实施电能质量解决方案成为了当务之急。
二、问题分析1. 电压波动：电力系统中电压波动过大会导致电力设备异常运行，甚至损坏。
2. 电流谐波：电流谐波会导致电力系统中电压失真，影响设备的正常运行。
3. 电力中断：电力中断会造成生产中断、数据丢失等严重后果。
4. 电力泄漏：电力泄漏会引起电路故障、触电事故等安全隐患。
三、解决方案1. 安装电压稳定器：通过控制电压的输出，保持电力系统中的电压稳定在合理范围内，避免电压波动对设备的伤害。
2. 安装谐波滤波器：谐波滤波器能够有效地滤除电力系统中的谐波，降低电压失真，保证设备的正常运行。
3. 配备备用电源：在电力中断的情况下，备用电源能够及时接管供电，保障生产和数据的连续性。
4. 安装漏电保护器：漏电保护器能够及时检测到电力泄漏，并切断电路，避免触电事故的发生。
四、实施步骤1. 了解电力系统的情况：包括电压波动情况、谐波产生情况、电力中断频率等。
2. 根据实际情况选择解决方案：根据电力系统的问题，选择合适的解决方案进行实施。
3. 安装设备：根据解决方案，安装电压稳定器、谐波滤波器、备用电源和漏电保护器等设备。
4. 调试和测试：对安装的设备进行调试和测试，确保其能够正常工作。
5. 监测和维护：定期对电能质量进行监测，及时发现和解决问题，定期对设备进行维护和检修。
五、效果评估通过实施电能质量解决方案，可以达到以下效果：1. 电压稳定：电力系统中的电压波动得到有效控制，设备运行更加稳定。
2. 电流纯净：谐波滤波器的安装降低了电压失真，保证设备的正常运行。
3. 供电连续性：备用电源的配备保证了电力中断时的供电连续性，避免生产中断和数据丢失。
4. 安全保障：漏电保护器的安装有效预防了电力泄漏引起的触电事故。
电力系统次同步振荡及其抑制方法
电力系统次同步振荡及其抑制方法
电力系统次同步振荡是一种频率接近电网同步频率的振荡，可能会对电力系统造成损害。
其主要原因是由于输电线路的传输延迟和惯性导致的功率传输不对称性。
针对该问题，目前较为常用的抑制方法有以下几种：
1. 安装可控补偿装置：通过补偿装置改善系统传输特性，减小传输延迟，降低频率扰动。
2. 加装动态阻尼器：显著提高电力系统的阻尼比，降低了系统的振荡级别。
3. 控制系统参数辨识：通过对系统参数进行精确的辨识以及优化线路配置，降低系统的振荡频率，提高系统的稳定性。
4. 强化稳态控制：通过实时监测系统状态，提高系统对突发负荷变化的响应能力，以及对传输系统的控制能力。
综上，通过以上几种措施的综合应用，可以有效抑制电力系统次同步振荡，确保电力系统的安全稳定运行。
电力系统电能质量问题分析与解决
电力系统电能质量问题分析与解决电力系统是现代社会供电的基础设施，而电能质量问题对电力系统的稳定运行和用户的用电安全都具有重要影响。
本文将对电力系统中常见的电能质量问题进行分析，并提出相应的解决方案，旨在帮助读者更好地了解和解决电力系统中的电能质量问题。
一、电力系统中常见的电能质量问题1. 电压波动和闪变电压波动指电压随时间发生的连续快速变化，而闪变则是电压短时间内的明显变化。
这种电能质量问题可能导致用电设备的故障，甚至损坏。
2. 频率偏移频率偏移是指电网频率与标准频率之间的偏离程度，常见的原因包括电力系统的不稳定运行和供电不足等。
频率偏移会对用电设备的正常运行产生不利影响。
3. 谐波扰动谐波是指电力系统中频率为基波整数倍的非正弦波成分，主要由电弧炉、电子设备等非线性负载引起。
谐波扰动会导致电流和电压的失真，使得电力系统中其他设备的正常运行受到干扰。
4. 电压暂降和中断电压暂降是指电压短时间内的较大降低，而电压中断则是指电压完全消失的状况。
这种电能质量问题可能导致用户的用电设备无法正常运行，给用户的用电安全带来威胁。
二、电力系统电能质量问题的分析1. 问题成因电力系统中出现电能质量问题的主要原因包括系统的不稳定运行、负载的突变、短路故障等。
此外，随着电力系统规模的扩大和电子设备的广泛应用，谐波问题也变得愈发突出。
2. 问题影响电能质量问题直接影响到用户的用电安全和电力系统的稳定运行。
例如，电压波动和闪变可能导致设备损坏，频率偏移影响电机运行效率，谐波扰动对电力系统中其他设备的正常运行产生影响，电压暂降和中断使得用户的用电设备无法正常工作。
三、电力系统电能质量问题的解决方案1. 改善电力系统的稳定性通过优化电力系统的调度策略和加强设备的维护管理，可以改善电力系统的稳定性，减少电压波动和闪变的发生。
此外，合理规划电力系统的发电容量和负载需求，也能够有助于提高电力系统的稳定性。
2. 强化谐波治理措施针对谐波问题，可以采取滤波器、稳态无功补偿器等装置来降低谐波扰动的影响。
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上海洋山港四象限变频提升机引起功率振荡 多APF、STATCOM并联运行的振荡 补偿电压源型非线性负荷的并联振荡问题 新疆哈密三塘湖电网多次发生振荡
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洋山港四象限变频提升机引起的功率振荡
• 当供电母线所带桥吊群的有功冲击足够大时，引发10Hz左 右的低频功率振荡，进而激发电压闪变。
第2页
一、电力电子化系统面临的新问题与挑战
• • • • • • 发、输、配、用系统正日益电力电子化 传统电参量理论已不适应-时间尺度过大 电力系统的特性发生了大的变化 稳定问题正在发生变化 传统电力系统保护已不适用 现有高速信息网无法满足广域控制的要求
--现有WAMS广域信息存在10ms级的延时，无法满足电力电 子装置电磁暂态稳定控制要求（广域信号延时≤1ms）
C
i1
ui
i2
is L2 Cf
Ls
us
幅值 (dB)
0 -50 -100 90
传递函数GUi-I1(s)波特图 传递函数GUi-I2(s)波特图 传递函数GI1-I2(s)波特图
L1
XL
RL
相位 (deg)
iL
0 -90 -180 -270
2 3 4
10
10
10
频率 (Hz)
Cf无串联电阻时易发生振荡
1.45
1.5
R问题-2012年12月
沽源风电场通 过串联补偿电 容线路输电
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沽源风电场SSR问题-2012年12月
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风电场SSR期间波形分析
220kV a相电压与电流 次同步频率电流分析
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新疆哈密三塘湖电网多次出现振荡
• 2015年1月5日，宽洋东方民生风电场出现 振荡； • 2015年2月8日，宽洋风电场的STATCOM进 行测试，恒无功运行时出现振荡，导致 110kV振荡异常； • 2015年3月6日01：08，哈密北部麻黄沟地 区出现振荡，频率在49.64～50.15Hz之间波 动，电压236~240kV之间波动。
5-20Hz
60Hz
0
800-1000Hz
-500
-1000 -20
-15
-10 实部[rad/s]
-5
0
n（n≥2）个变换器并联微电网的等效电路
2009年 12月 10日 14时 2分 49秒 10kV进线电流基波功率趋势
6 4
P1 (MW)
2 0 -2 -4 1 1.05 1.1 1.15 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5
t (s)
5
Q1 (Mvar)
0
-5
1
1.05
1.1
1.15
1.2
1.25
1.3
1.35
1.4
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新疆哈密三塘湖电网振荡
宽洋录波数据 from新疆电科院
120 100 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 2.1 2.15 2.2 t/s 2.25 2.3 2.35 110kV电压 /kV 35kV电压 /kV 系统电流 /A
宽洋风电STATCOM振荡，电压 波形含84.6Hz分量，幅值为基 波的6.3%
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二、电能质量治理中的振荡问题
• 有源滤波装置内部的振荡问题 • 电能质量补偿装置与系统的振荡问题
--弱系统下的振荡问题 --与并联电容器的振荡问题 --补偿电压源型非线性负荷的振荡问题
• 多变流器并联运行的振荡问题 • 电能质量补偿装置与传统电机的振荡问题
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有源滤波装置内部振荡问题
100 50
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稳定问题正在发生变化
• 功角稳定、电压稳定过渡过程缩短-—电网特性 变化引起。 • 次同步、超同步振荡逐步显现—振荡频率由低 频向高频移动（机电暂态稳定问题）。 • 电磁暂态稳定问题初步显现-电磁暂态失稳（ LVRT）与高频振荡 • 系统快速控制能力大大增强，可控性增强
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传统电力系统保护已不适用
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弱系统下STATCOM的振荡问题
• 某风电场STATCOM运行中的谐波放大问题
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APF补偿电压源型非线性负荷的振荡问题
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多变流器并联运行的振荡问题
• 四象限电力机车与牵引网振荡问题
--1995年，苏黎世首次；2007年12月，大秦线HXD1型 机车机网；京哈线、京津线多次出现机网振荡
A Result Of The Second Silicon Revolution
电能质量治理中的 振荡问题及其抑制 措施
姜齐荣
清华大学柔性输配电系统研究所
FACTS与大功率电力电子技术的应用满足电网发展，负荷增长以及对电能质量的新需求
主要内容
• 电力电子化系统面临的新问题与挑战 • 电能质量治理中的振荡问题 • 引起振荡的原因 • 振荡的抑制措施 • 结论
• 电力电子装置短路后模型（电压/流源？依赖控 制）差别大 • 电力电子设备保护动作时间（几十微秒级甚至 更小）比现有保护动作时间短，保护配合困难
--线路保护动作慢，保护选择性实现难度大 --采用交流、直流断路器隔离故障的模式要变化
• 现有算法提取故障特征太慢（20ms以上） • 现有保护装置的动作速度太慢-直流断路器？
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多变流器并联的微电网中振荡分析
grid Vg Lg Rg V1 L1 DG1 I1 R1 C1 VC1 L11 I11 R11 Vload Rload Ig R22 L22 I22 VC2 R2 C2 L2 V2 I2 DG2
1000
基于电力电子变换器分布式电源并联的微电网
500
振荡频率[Hz]
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三、振荡问题机理探索
• 动力学系统的振荡机理问题-三类机理
--周期振荡解（极限环）、非周期振荡（混沌解）、线性化后系统小信号振荡问题
• 电力电子系统的三类振荡：
-电力电子装置的内部振荡如变流器与LCL的振荡 -电力电子装置之间的振荡； -电力电子系统与传统系统之间的振荡
• 恒功率或负载源的振荡问题 • 电力电子装置在弱系统中的振荡问题 • 新的机电振荡（次同步振荡）问题
第3页
电力系统的特性发生了大的变化
• • • • 惯性变小-风力发电、光伏发电等惯性小； 短路容量减小-电力电子设备快速闭锁； 动负荷特性变化显著-变频器大量应用； 输电特性、配电特性变化大—直流输电、电力电子 变压器大量应用； • 有功-频率、无功-电压特性变化大— 可控性增强； • 频带大幅拓宽—电力电子设备的响应速度≤几十毫 秒，提高了一个数量级以上。