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源头识别及抑制
电力系统低频振荡的源头识别及抑制一、概述电力系统低频振荡是电力系统中一个常见的问题，会严重影响电力系统的稳定运行。
在电力系统中，低频振荡大多数都是由电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用引起的。
因此，准确地识别低频振荡的源头是电力系统治理的重要一环。
这篇文章将介绍电力系统低频振荡的源头识别及抑制方法。
二、电力系统低频振荡的概述电力系统低频振荡指的是电力系统中的频率在0.1Hz到1Hz范围内的振荡。
低频振荡会使电力系统中的负载和发电机之间的功率流动不稳定，最终导致电力系统失稳。
通常电力系统低频振荡会在发电机、输电线路、变电站和用户负载之间发生。
三、电力系统低频振荡的源头首先，电力系统中的低频振荡可能由多个因素引起，例如负载变化、容量调整、运营策略等。
然而，电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用是低频振荡的主要源头。
调节系统和功率系统之间的相互作用是指在电力系统中，调节系统监测电力系统中的电压和频率，并通过控制功率系统来保持稳定。
然而，当电力系统中的功率系统的行为与预期不符，调节系统就会试图纠正这种情况，这使得系统变得不稳定，从而导致低频振荡。
四、电力系统低频振荡的识别方法四.a 记录数据为了识别低频振荡，可以使用功率系统工具来记录数据。
其中一种工具是称为振荡解析程序的计算机程序。
这种程序可以发现低频振荡，并记录下电力系统中不同点之间的相对相位。
四.b 使用频率扫描另一种识别低频振荡的方法是使用频率扫描技术。
该技术使用一些工具将扫描信号输送到电力系统中的几个位置，以确定振荡频率和幅度。
使用该方法可以确定出低频振荡的源头。
五、电力系统低频振荡的抑制方法五.a 激励控制一种常见的低频振荡抑制方法是使用激励控制。
激励控制是指在调节系统中添加人工信号，以抑制低频振荡。
这种方法可以调节因子并纠正电力系统中可能导致低频振荡的行为。
五.b 阻尼控制另一种常见的低频振荡抑制方法是使用阻尼控制。
阻尼控制是指在电力系统中的调节器中添加阻尼控制器，在调节器中添加人工阻尼，以抑制振荡。
电力系统中的低频振荡监测与抑制方法研究
电力系统中的低频振荡监测与抑制方法研究1. 引言电力系统是现代社会的重要基础设施，稳定运行对于保障国民经济的正常运行和人民生活的便利至关重要。
然而，由于电力系统的复杂性和不可控制因素的存在，系统中常常出现低频振荡，给系统的稳定运行带来了严重威胁。
因此，研究电力系统中的低频振荡监测与抑制方法，对于确保电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
2. 低频振荡的危害低频振荡指的是电力系统中频率低于系统基频的振荡，通常在0.1-1 Hz范围内。
这种振荡会引起系统电压和频率的波动，导致电力设备的过电流、过电压等问题，对系统稳定性造成威胁。
低频振荡还会对用户设备造成损坏，影响用电质量，甚至引发整个系统的崩溃。
因此，对低频振荡进行监测和抑制是至关重要的。
3. 低频振荡监测方法3.1 电流与电压信号分析低频振荡通常导致电压和电流信号的振荡，通过对电压和电流信号进行频谱分析可以发现低频振荡的存在。
常用的频谱分析方法有傅里叶变换和小波变换等。
3.2 相角差分算法相角差分算法是测量系统振荡频率和阻尼的一种有效方法。
通过测量相邻两个采样点之间的相角差，可以计算出系统振荡频率，并可以通过相角的变化率来判断系统是否进入振荡状态。
4. 低频振荡抑制方法4.1 系统参数调整系统参数调整是对低频振荡进行抑制的一种常用方法。
通过调整发电机励磁系统和自动电压调整器（AVR）的参数，可以提高系统的阻尼，减小振荡的幅度。
4.2 新型控制策略近年来，研究人员提出了一系列基于控制理论的新型控制策略用于低频振荡的抑制。
例如，模糊控制、神经网络控制和自适应控制等方法在电力系统中得到了广泛应用，有效地抑制了低频振荡。
5. 实验与仿真研究为了验证监测和抑制方法的有效性，研究人员进行了大量的实验和仿真研究。
通过搭建小型电力系统实验平台或运用计算机仿真软件，可以模拟不同条件下的电力系统运行，从而研究和验证监测和抑制方法的可行性和效果。
6. 结论低频振荡对电力系统的稳定运行造成了极大的威胁。
电力系统低频振荡分析与抑制
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。
还有一种比拟特殊的欠阻尼情况，假设系统阻尼为零或者较小，那么由于扰动的影响，出现不平衡转矩，使得系统的解为一等幅振荡形式，当扰动的频率和系统固有频率相等或接近时，这一响应就会因共振而被放大，从而引起共振型的低频振荡。
这种低频振荡具有起振快、起振后保持同步的等幅振荡和失去振荡源后振荡很快衰减等特点，是一种值得注意的振荡产生机理。
2、模态谐振机理电力系统的线性与模态性质随系统参数的变化而变化，当两个或多个阻尼振荡模态变化至接近或相同状态，以至相互影响，导致其中一个模态变得不稳定，假设此时系统线性化模型是非对角化的，就称之为强谐振状态;反之为弱谐振状态。
强谐振状态是导致发生低频振荡的先导因素。
当出现或接近强谐振状态时，系统模态变得非常敏感，反响在复平面上，随着参数变化，特征值迅速移动，变化接近，这样，对于频率接近的系统特征值在强谐振之后，阻尼很快变得不同，其中一个特征值穿过虚轴，从而引起振荡。
3、发电机的电磁惯性引起的低频振荡由于发电机励磁绕组具有电感，那么由励磁电压在励磁绕组中产生的励磁电流将是一个比它滞后的励磁电流强迫分量，这种滞后将产生一个滞后的控制，而这种滞后的控制在一定条件下将引起振荡。
而且由于发电机的转速变化，引起了电磁力矩变化与电气回路藕合产生机电振荡，其频率为0.2-2 Hz。
4、过于灵敏的励磁调节引起低频振荡为了提高系统稳定，在电力系统中广泛采用了数字式、高增益、强励磁倍数的快速励磁系统，使励磁系统的时间常数大大减小。
这些快速励磁系统可以对系统运行变化快速作出反响，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，会对较小的扰动做出过大的反响，这些过大的反响将对系统进行超出要求的调节，这种调节又对系统产生进一步的扰动，如此循环，必将导致系统的振荡。
电力系统中低频振荡的检测与抑制方法研究
电力系统中低频振荡的检测与抑制方法研究摘要：低频振荡是电力系统中常见的一种稳定性问题，其引起的电压和电流波动会严重影响电力系统的稳定运行。
本文基于电力系统中低频振荡的特点和影响，详细探讨了低频振荡的检测和抑制方法。
针对低频振荡的检测，本文介绍了传统方法和基于智能算法的方法，并对它们的优缺点进行了比较分析。
在抑制低频振荡方面，本文提出了基于控制理论的方法和基于装置措施的方法，并阐述了它们的原理和应用场景。
最后，本文总结了目前研究中存在的不足，并对未来的研究方向提出了展望。
1. 引言低频振荡是电力系统中普遍存在的问题，其主要表现为电压和电流的周期性波动。
这种波动会引起电力系统的不稳定运行，甚至导致系统的崩溃。
因此，检测和抑制低频振荡成为电力系统稳定性研究领域的重要课题。
2. 低频振荡的检测方法2.1 传统方法传统方法主要基于传感器对电力系统中的电压和电流进行采样，通过频谱分析等手段来检测低频振荡。
这种方法简单直接，但对传感器的精度和频率响应有一定要求，且无法适应复杂系统中的变化。
2.2 基于智能算法的方法近年来，基于智能算法的低频振荡检测方法逐渐应用于电力系统中。
例如，基于小波变换的方法可以提取信号的时频特征，进而进行低频振荡的检测。
另外，基于人工神经网络和模糊逻辑的方法也在低频振荡检测中取得了良好的效果。
这些方法提高了检测的准确性和稳定性，但对算法的性能和计算资源有一定要求。
3. 低频振荡的抑制方法3.1 基于控制理论的方法基于控制理论的方法主要是通过调整系统的参数和控制策略来抑制低频振荡。
例如，采用PID控制器进行频率和电压的调节，通过改变系统的稳态和动态响应来抑制低频振荡。
此外，采用模型预测控制和频率响应裕度设计等方法也能够有效抑制低频振荡。
3.2 基于装置措施的方法基于装置措施的低频振荡抑制方法主要是通过增加附加设备和调整装置参数来改变系统的特性。
例如，采用STATCOM、SVC等无源装置来提高系统的稳定性和阻尼能力。
电力系统低频振荡的成因重新解析
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。
电网低频振荡现场处置方案
电网低频振荡现场处置方案电网低频振荡是电力系统稳定性的一种常见故障。
其表现为电力系统中发生频率为0.1到1Hz之间的低频振荡现象，会对电力系统带来影响，进而危及电网的稳定运行。
因此，在低频振荡发生时，必须采取相应的应急处置措施，以保障电力系统的稳定运行。
故障原因与特征电网低频振荡的本质是由于系统的负荷变化引起的电力系统动态稳定性问题。
其主要原因包括负荷突变、抽水蓄能机组失效、输电线路烧毁、逆变器故障等。
一旦低频振荡发生，其特点包括波形半周期增幅较大、持续时间长、频率变化缓慢，且有可能伴随高频振荡等现象。
现场处置方案第一步：急停发电机组一旦发生低频振荡，首先要立即采取措施，急停发电机组。
经实践验证，急停发电机组能够有效减小电力系统中的不稳定因素，避免振荡现象进一步加剧。
具体操作包括：1.手动关闭发电机组断路器，保障发电机组不再向电网输入负荷；2.停止调速器控制，保障发电机组不再调节电网电压和频率；3.减缓发电机组旋转速度，将其逐渐降至静止状态。
第二步：减少负荷在急停发电机组之后，应该立即减少负荷，以减小电力系统的负荷变化，从而尽可能减少低频振荡的影响。
具体操作包括：1.手动关闭负荷断路器，依次将电网中的载荷逐个切断；2.对于无法切断负荷的情况，应该及时启动备用电源，并通过负荷转移等方式减少负荷。
第三步：加固电网硬件设施在减少负荷之后，应该加固电网硬件设施，以保障电力系统的稳定运行。
具体操作包括：1.对电力系统逐一进行巡视和检查，发现电线松动、绝缘子破损等情况应该立即修理；2.对于输电线路烧毁等情况，应该先进行临时补救措施，避免低频振荡加剧；3.加强对电力系统的监测和预警机制，及时发现低频振荡的迹象，避免事故的发生。
总结电网低频振荡是电力系统常见的稳定性故障，发生时必须采取相应的应急措施。
具体的处置方案包括：急停发电机组、减少负荷、加固电网硬件设施等措施，以保障电力系统的正常运行。
同时，我们应该加强对电力系统的预警和监测，提高电力系统的运行安全性，避免低频振荡事故的发生。
电力系统中低频振荡的稳定性分析
电力系统中低频振荡的稳定性分析引言电力系统是现代社会不可或缺的基础设施之一，它的稳定性对于保障供电的可靠性至关重要。
然而，电力系统中常常会出现一些稳定性问题，其中低频振荡是一个常见的现象。
本文将就电力系统中低频振荡的稳定性进行深入的分析。
一、低频振荡的概念在电力系统中，低频振荡指的是频率较低的振荡现象。
通常，频率低于2Hz的振荡被认为是低频振荡。
低频振荡会对电力系统的稳定性产生一定的影响，因此需要进行分析和控制。
二、低频振荡的原因低频振荡通常是由于电力系统中的系统参数失稳或失控所导致的。
下面列举了几个常见的低频振荡原因。
1. 功率系统失稳：当电力系统中的负载功率发生突变时，系统可能会出现低频振荡。
这是因为负载功率的突变会导致系统频率和功角的变化，从而引起系统的不稳定性。
2. 电力系统设备故障：电力系统中的设备故障也可能引发低频振荡。
例如，变压器的短路故障、发电机的失速等都可能导致低频振荡的发生。
3. 控制系统失效：电力系统中的控制系统对于稳定性起着至关重要的作用。
当控制系统失效时，可能会引发低频振荡。
例如，自动电压调节器（AVR）失效、励磁系统故障等都可能导致低频振荡的出现。
三、低频振荡的影响低频振荡对电力系统的影响主要表现在以下几个方面。
1. 频率稳定性影响：低频振荡会导致电力系统中的频率波动，从而影响到电力负荷的正常运行。
如果频率波动过大，可能会导致负载设备的故障甚至损坏。
2. 功率稳定性影响：低频振荡也会引起电力系统中的功率波动，导致电力传输的不稳定性。
这会降低电力系统的传输效率，并可能引发更大范围的电力系统失稳。
3. 控制系统失效：低频振荡如果长时间持续，可能会导致电力系统中的控制系统失效。
这将进一步加剧低频振荡和整个系统的不稳定性。
四、低频振荡的稳定性分析方法为了保证电力系统的稳定性，我们需要对低频振荡进行稳定性分析。
下面介绍几种常用的稳定性分析方法。
1. 功率-角稳定性分析：这种方法通过分析电力系统中发电机的功率-角特性曲线，来判断系统是否存在低频振荡的风险。
电力系统低频振荡原理及抑制措施
低 频振 荡情 况 下附加 电磁 转矩 ，可得 公
∑ ＝ ∑
补的两机系统 。
㈤
式 （ １ ｉ ）。
ｄｔ ＝ 一 （１ １）
以上公 式将 参与 振荡 的发 电机 简化 为互 机组 的低频振荡频率近似满足公式 （ ７ ）。 其 中： ＝ 。 ＋ △
此 时 发 电机 蕴含 能量 为 转子 动能和 磁场
能，可 认为恒 定，用公式 （ ２ ）表示 。
地 ＋ 。 ＝Ｇ （ ２ ）
本地 振荡 模式 实 际上属 于联 络线 振荡 模 是：发 电机励磁系统 的调节作用产生 一种 电磁
式的一种 ，也可等效为两机系 统：低 频振荡的 机 组 Ａ为 一组 ，电 网中其他 参 与互补 振荡 的 机 组 等效为 另一 组，机组 Ａ转 动 惯量为 Ｍ， 另一机组转动惯量为 Ｎ，由于 Ｍ＜ ＜ Ｎ，则本机 的震荡频 率可用公式 （ ８ ）计算。
３ ． ２ 励 磁 系统 对 发 电机 稳 定 性 的 影 响
ｆ ＝ ＝ Ｃ
｛
：
＝ × ｃ ｏ ｏ
厂 ： ＋ 士
（ １ ）
√ 勋 ｃ 。 ｓ
∑ ∑
…
励磁 系统 电力 系统 低频振 荡发 生 的原 因 力矩，该力矩可被分解成阻尼力矩分量和 同步 力矩分量 ，与发 电机组转速变化 同方 向的分 量 是正阻尼力矩分量，与发 电机组转速变化反 方 向的分量是负阻尼力矩分量 。在一定 的电力系 统运行条件下励磁系统产生 的阻尼力矩分量 与 转速变化反方 向，因而是负阻尼力矩分量 ；当 励 磁系统的负阻尼分量超过发 电机 的固有正 阻
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ・ 电力 电子
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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。
而实际情况是非线性系统在临近虚轴时会产生奇异现象。
这种奇异现象表现在即便系统全部特征根都带负实部，在小的扰动时，非线性也可能造成系统状态、特性的突变，导致低频振荡增幅的发生。
1.4 过于灵敏的励磁调节导致低频振荡
为了给系统运行变化提供快速灵敏的调节控制，电力系统里现在广泛采用数字式、高强励倍数、高增益的快速励磁系统。
快速励磁系统可以使励磁控制时间常数减小，但从控制方面分析，过于灵敏的调节控制，在较小扰动时会作出过大的反响，过大的反响会使系统产生超出预期的调节，这种调节又会反作用于系统，造成更进一步扰动。
如此反复循环，如不及时干预，系统的低频振荡逐渐积累，最终难以控制。
1.5 不适宜的控制方式导致低频振荡
在扰动发生时，电磁转矩和机端电压对调节励磁电流的要求是相反的，励磁调节很难同时到达两者的要求，如果控制要求是抑制系统中的低频振荡，却采用与转子转速没有直接关系的信号作为输入控制量的控制方式，那么有分析在一定条件下会导致系统的增幅低频振荡。
以上分析低频振荡产生的原因各有侧重，从不同角度对低频振荡产生的机理进行了解释，对提出抑制低频振荡的措施提供了根底依据。
2 抑制低频振荡的措施
2.1 目前采用电力系统稳定器是抑制低频振荡较常用的措施
加装电力系统稳定器后，不但可以阻尼区域间振荡模式，同时也阻尼局部振荡模式。
电力系统稳定器的输入信号可以是发电机频率偏差、转速偏差、功率偏差、或者是几个的组合。
通常采用相位补偿的方法对其进行整定。
确定电力系统稳定器安装地点应依据与发电机转速偏差对应的参与因子，用这个参与因子可对发电机组进行一级扫描，然后采用频率和留数响应法再进行更精确的计算，最终确定适当的安装位置。
现有文献已提出电力系统稳定器的缺点，即当其投入后，机组的无功功率会有波动，波动幅度根据不同的有功负载也是不同的，而且未表现出周期性，克服较为困难。
2.2 采用直流小信号调制
在交、直流并联运行的系统中，可以采用直流小信号调制的方法，增加抑制系统低频振荡的阻尼。
直流小信号调制器输入量可选取多种信号，包括：整流侧或者逆变侧频率、两侧频率偏差、线路电流偏差和线路功率偏差。
已有研究提出调制信号采用并联交流联络线的功率变化速度，不但可以消除长距离通讯通道可能存在不稳定性，而且可以有效迅速地抑制区域间的低频振荡模式。
直流小信号调制的缺点在于应用范围受限，且应用经验缺乏。
2.3 采用柔性交流输电系统装置是抑制低频振荡最有开展和前景的措施
所谓柔性交流输电系统，是基于电力电子技术的控制设备，通过串并联混合方式或单独串联、并联接入输电网系统，用来增大电力传输能力和增强可控性的交流输电系统。
在上世纪末期，柔性交流输电系统技术从最初的第一代、第二代很快开展到现在的第三代技术。
柔性交流输电系统装置主要设备包括动态稳定器、静止同步补偿器、静止同步串联补偿器等。
柔性交流输电系统装置的特点是调节迅速灵活，能够良好的改善系统稳定性，增加系统低频振荡的阻尼。
例如静止无功补偿器可以快速调节电压，通过平滑、快速地调节感性和容性无功功率，实现动态补偿。
当大容量的互联电力系统受到较大扰动，发生低频功率振荡或电压振荡时，迅速调节系统的潮流从而提高系统内振荡阻尼，起到抑制、阻尼的作用，提高了输电系统的静态稳定性和输电能力。
3 结束语
通过分析引起电力系统低频振荡的原因，比拟了常见的抑制低频振荡的措施，说明柔性交流输电系统装置技术作为现代抑制低频振荡的热点措施，随着电力电子技术的快速开展，本钱的进一步降低，必将具有更为广阔的开展前景。
参考文献
【1】彭炜东，薛福文.电力系统稳定器及其在三峡机组的应用[J].中国电机工程学会2004年学术年会论文集，2004.
【2】李红川，闫广新，黄耀德.新型静止无功补偿器在电力系统中的应用[J].--电力技术，
2021.
作者单位
1.西北电力设计院陕西省西安市710075
2.陕西清水川能源股份陕西省西安市710075。