低频振荡综述.

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电力系统低频振荡分析与抑制综述

电力系统低频振荡分析与抑制综述
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电力系统低频振荡

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。

电力系统低频振荡模式识别方法综述

电力系统低频振荡模式识别方法综述

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电力系统低频振荡

电力系统低频振荡

电力系统低频振荡
是指电力系统中出现的周期为数秒到几十秒不等的周期性波动,其频率通常在0.1到1Hz之间。

这种现象通常被认为是由于电力
系统的不稳定性造成的,严重影响了电力系统的运行和稳定性。

首先,低频振荡的出现是由于电力系统中存在着多种不稳定因素。

例如,电力系统中的发电机、输电线路、变电站等设施都可
能会因为负载变化、故障等因素而引起不稳定性,从而导致低频
振荡的出现。

此外,电力系统中的负载、非线性负荷等因素也可
能对系统的稳定性造成影响,从而使低频振荡频繁出现。

其次,低频振荡的出现会严重影响电力系统的稳定性和运行。

低频振荡得以存在,可能会引起许多问题,如对发电机的运行造
成较大的损害、使电力系统的传输和分配受到限制等。

此外,低
频振荡还可能引起系统的崩溃和停电,给用户和生产带来极大的
影响。

因此,为了解决问题,需要采取一系列措施。

首先,应该加强
对电力系统的监测和预警,及时发现问题并采取应对措施。

其次,应该加强对电力系统的调控和优化,通过优化负载分配、提高发
电机和输电线路的质量等方式来提升系统的稳定性。

此外,还应
该加强对电力系统的维护和管理,定期检查设备,及时处理故障,防止故障扩大影响。

总之,低频振荡是电力系统面临的一个重大问题,需要全面、
科学、合理地进行管理和维护。

只有这样,才能保障电力系统的
稳定运行,为社会的发展和进步做出贡献。

电力系统低频振荡综述

电力系统低频振荡综述

参 数 的整 定 , 而且 要 注 意多 种 抑 制方 式 的 配合 , 并 且
关键词 : 低频振荡 ; P S S ; 高压 直 流 输 电 ; 协 调 配 合 中 图分 类号 : T M7 1 1 文 献 标 志码 : A 文章 编 号 : 2 0 9 5 一l 2 5 6 ( 2 0 1 4 ) 0 1 —0 0 3 8 —0 5
( 1 . Sc ho ol of El e c t r i c a l Eng i n e e r i n g。Sha ng ha i U ni ve r s i t y of El e c t r i c Po we r , Sh a ng ha i 20 0 09 0.Chi na;
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电力系统低频振荡分析方法综述_曾庆炘

电力系统低频振荡分析方法综述_曾庆炘

2012年12月(上)[摘要]本文介绍了低频振荡的相关概念及产生机理,总结了低频振荡分析方法的相关理论,归纳和对比了现有算法,并对各自的优缺点进行了总结。

[关键词]低频振荡;分析方法;低频振荡机理电力系统低频振荡分析方法综述曾庆炘(福建省电力有限公司福州电业局,福建福州350009)低频振荡是由发电机转子间的阻尼不足而引起的,属于小扰动稳定范围,其振荡频率一般在0.1~2.5Hz 之间。

按低频振荡涉及的范围来分,大致分为局部振荡模式(Localmodals )和区域振荡模式(In-ter-areamodals)两类。

局部振荡模式是电气距离较近的厂站、机组之间的振荡,振荡频率一般在0.7~2.5Hz 之间,局限于区域内,易于消除。

区域振荡模式是电气距离较大的两部分机群的振荡,在互联系统中,耦合的两个或多个发电机群间如果联系较薄弱,就会经常发生这种振荡。

由于两部分机群间电气距离较大,其振荡频率一般在0.1~0.7Hz 之间。

1低频振荡的产生机理低频振荡的产生机理主要有3方面:1)由于调节器的作用,产生附加的负阻尼且系统的特征根发生变化,引起增幅振荡。

2)由于系统的非线性,在某些特定的运行范围内稳定结构发生变化,导致低频振荡。

3)当系统的扰动信号和系统的自然频率存在某种特定关系时会导致谐振,当谐振频率较低时表现为低频振荡。

2低频振荡的分析方法现代电力系统是一个阶数高、非线性强、控制系统难于协调、参数难于确定的动态系统,对电力系统的分析极其困难。

一般认为低频振荡属于功角稳定中小扰动稳定性问题的范畴,进行电力系统低频振荡的分析,主要的方法有非线性理论分析法和线性理论分析法。

2.1线性理论分析法线性理论分析法也称为特征值分析法,其实质为李雅普诺夫线性化方法,是研究低频振荡的经典方法。

线性理论分析法在工作点附近将系统进行线性化,列出线性化之后的系统小扰动状态方程矩阵,求取其特征值来判断系统是否稳定。

特征值的符号反映振荡的收敛与发散,实部可以反映系统的阻尼情况,特征值的大小反映发散或收敛的速度,系统所有特征值的实部不全为负数时系统是不稳定的,特征值的虚部反映振荡角频率的大小。

低频振荡问题综述

低频振荡问题综述

电力系统低频振荡分析综述1. 低频振荡概念电力系统在某一正常状态下运行时,系统的状态变量具有一个稳态值,但是电力系统几乎时刻都受到小的干扰影响,如负荷的随机变化或风吹架空线摆动等。

当系统经受扰动后,其运行状态会偏离原来的平衡点,这时希望系统在阻尼的影响下经历一个振荡过程,回到稳定的平衡运行点。

在这一过程中,如果系统的阻尼不足则会出现或观测到电力系统的低频振荡现象。

所谓的低频振荡,一般有如下的定义描述。

电力系统中的发电机经输电线路并列运行时,在某种扰动作用下,发生发电机转子之间的相对摇摆,当系统缺乏正阻尼时会引起持续的振荡,输电线路上的功率也发生相应的振荡。

这种振荡的频率很低,范围一般是0.2-2.5Hz,称其为低频振荡[1]。

在互联电力系统中,低频振荡是广泛存在的现象。

根据当今电力系统中出现过的低频振荡现象来看,功率振荡的频率越低时,涉及到的机组相对地就越多。

研究中,按低频振荡的频率大小和所涉及的范围将其分为两类[2]或者说两种形式。

一种为区域内的振荡模式,涉及同一电厂内的发电机或者电气距离很近的几个发电厂的发电机,它们与系统内的其余发电机之间的振荡,振荡的频率约为0.7-2.0Hz。

另一种为互联系统区域间的振荡模式,是系统的一部分机群相对于另一部分机群的振荡,由于各区域的等值发电机具有很大的惯性常数,因此这种模式的振荡频率要比局部模式低,其频率范围约为0.1-0.7Hz。

关于这两种分类,可以在应用发电机经典二阶模型,并利用小干扰分析法说明低频振荡的过程中,通过讨论机组间的电气距离定性地分析出来,在本文后面的简单数学模型分析中将有说明。

由扰动引发的低频振荡受许多因素的影响,研究认为,当今电力系统发生低频振荡问题大多是由系统的阻尼不足引起。

而一般来说,发电机转子在转动过程中受到机械阻尼作用,转子闭合回路、转子的阻尼绕组会产生电气阻尼作用。

从互联系统自身来看,系统本身具有的自然正阻尼微弱性是发生低频振荡的内在因素。

电力系统低频振荡

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。

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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 。

这种励磁电流对励磁电压的滞后产生了一个滞后的控制,而滞后的控制在一定条件下将引起系统的振荡。

(3)过于灵敏的励磁调节引起低频振荡
为了提高系统的静态稳定、暂态稳定和电压稳定,在电力系统中广泛采用了数字式、高增益、高强励倍数的快速励磁系统,它使励磁系统的时间常数大为减小。

这些快速励磁系统可对系统运行的变化作出快速反应,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,会对较小的扰动作出过大的反应。

而这些过大的反应将对系统进行超出要求的调节,这些调节又会对系统造成进一步的扰动。

如此循环反复,势必造成系统的振荡。

目前实际的电力系统运行情况也证明,在系统中使用快速励磁系统之后,系统的低频振荡问题已日益突出。

(4)电力系统的非线性奇异现象引起低频振荡
根据电力系统静态稳定性的小扰动分析法,系统的全部特征根都有负实部时,系统是稳定的;若特征根中出现一个零根或一对虚根,则系统处于稳定的边界;如果特征根中出现一个正实
数或一对具有正实部的复数,则系统是不稳定的。

但实际上是由于系统的非线性特性,系统在虚轴附近将出现奇异现象。

研究发现,非线性动态系统出现奇异现象时,即使系统的全部特征根都有负实部,在小扰动下,非线性造成的分歧也可能使系统的特性和状态发生突变,导致增幅性振荡的发生。

(5)不适当的控制方式导致低频振荡
调节励磁电流i f实际上是调节气隙合成磁场,它可以控制机端电压和电磁转矩。

抑制低频振荡的过程,就是调节励磁电流if ,并使它产生的电磁转矩减缓转子在速度变化中的动能与位能的转换。

但是在一些扰动中,机端电压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两者的要求,甚至起到相反的作用,从而破坏了系统的稳定。

因此,如果控制的目的是抑制系统的低频振荡,却使用以△δ、△UG、△f 等与转子的转速ω没有直接联系的信号为输入控制量的控制方式,那么在一定条件下将会引起系统的增幅振荡。

以上几种说法各有侧重点,都在一定程度上解释了低频振荡发生的机理,而且各种理论之间的界限很模糊。

就目前来说,由于电力系统本身的复杂性和非线性特性,对低频振荡发生的根本原因尚未有一个整体上的统一认识,因此对这问题人们还在继续研究之中。

2 防止低频振荡的方法
现代电力系统要求电网互联, 要求励磁系统具有快速、灵敏、高放大倍数, 要求远距离、大负荷输电, 但是系统容易产生低频振荡。

一次系统方面的对策
1)增强网架, 减少重负荷输电线路, 减少送受之间的电气距离。

2)输电线路采用串联补偿电容, 减少联系电抗。

3)采用直流输电方案, 使送受端之间不发生功率振荡。

4)在长输电线路中部装设静止无功补偿器(SVS) 作电压支撑,并通过其控制系统改善系
统的动态性能。

二次系统方面的对策
1) 在发电机上安装PSS: PSS投入后, 既可以阻尼区域间的低频振荡, 又可以阻尼局部的
低频振荡。

2) 直流输电附加控制提供附加阻尼, 在交直流并列运行的系统中, 可以利用两侧频率
调制抑制区域性低频振荡。

调制器的输入信号可选:整流侧(或逆变侧) 的频率、两侧频率偏差、线路功率偏差、线路电流偏差。

3) FACTS装置的投入, 可以增加低频振荡的阻尼, 具有调节迅速、灵活等特点, 对改善
系统的稳定性有良好的作用。

3 结论
远距离、重负荷输电, 是产生低频振荡的第一原因; 高放大倍数、快速励磁的励磁系统, 是引起低频振荡第二原因。

高放大倍数不但加剧了减小电气阻尼, 而且由于励磁系统和发电机电磁回路本身的滞后特性, 使得动态稳定性下降, 导致低频振荡的发生。

PSS是抑制低频振荡最有效的手段, 通过PSS产生的附加阻尼作用在发电机上, 发电机的总阻尼为正, 并且足够大, 使产生的低频振荡消失。

单机无穷大系统的低频振荡机理分析, 是分析多机系统低频振荡的基础, 它的结论可以推广到多机系统。

参考文献
[1] 余耀南, 动态电力系统〔M〕.水利电力出版社, 1985,13.
[2] 朱振青, 励磁控制与电力系统稳定〔M〕.中国电力出版社, 1997,11.
[3] 倪以信.动态电力系统的理论和分析〔M〕.清华大学出版社, 2002,15.
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报,2002,22(2) :21 -25.
[5]肖友强,杨劲松.低频振荡的产生原因分析. 云南电力技术. 2006,34(5).
[6]邵俊松,李庚银,周明.电力系统低频振荡分析及振荡解列策略研究综述.华北电力大
学,2000(2).。

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