电力电子化电力系统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。
电力电子技术中的电流谐振问题
电力电子技术中的电流谐振问题电力电子技术作为当代电力系统的核心内容之一，在工业生产和能源领域中起着至关重要的作用。
然而，电力电子设备中存在着一个常见的问题，即电流谐振。
本文将重点讨论电力电子技术中的电流谐振问题，并探讨其原因、影响以及解决方法。
1. 电流谐振问题的定义与产生原因电流谐振是指在电力电子设备中，电容和电感之间的互相作用引起的一种电流共振现象。
当电路中存在电容和电感时，由于它们的物理特性，电流在两者之间来回振荡，形成谐振。
电容和电感的参数选择不合理、电路布局不当、工作条件变化等都可能导致电流谐振现象的发生。
2. 电流谐振问题的影响电流谐振问题在电力电子设备中会带来一系列不良影响。
首先，谐振时电路中的电压和电流幅值会异常增大，导致元器件的过压和过流，甚至可能引发短路或烧毁元器件，损坏设备。
其次，电流谐振会带来额外的能量损耗，降低系统的能效。
此外，谐振频率与系统的工作频率相近时，会对系统的电磁兼容性产生不利影响，产生电磁干扰，影响其他设备的正常工作。
3. 电流谐振问题的解决方法为了解决电力电子技术中的电流谐振问题，需要采取一系列措施。
以下是几种常见的解决方法：（1）合理选择电容和电感的参数。
电容和电感是影响电流谐振的关键因素之一，通过合理选择它们的参数，可以有效降低电流谐振的发生概率。
例如，选择合适的电容和电感数值，使得它们的谐振频率远离系统的工作频率。
（2）增加阻尼措施。
通过在电路中增加合理的阻尼元件，如阻尼电阻或阻尼电容，可以消耗电流谐振时产生的能量，减小谐振幅值，降低电流谐振的风险。
（3）改进电路布局和连接方式。
电路的布局和连接方式直接影响电流谐振的发生概率。
因此，在设计电力电子系统时，需要合理规划电路布局，并采用合适的连接方式，减少电感和电容之间的互相影响。
（4）优化控制策略。
合理设计电力电子系统的控制策略，可以有效减小电流谐振的发生。
例如，采用谐振抑制技术，通过控制开关频率和占空比，在电路中引入有利于抑制谐振的频谱分布，降低谐振效应。
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。
电力系统低频振荡原理及抑制措施
电力系统低频振荡原理及抑制措施作者：王坤来源：《电子技术与软件工程》2017年第22期文章从能量守恒的角度探讨了电力系统低频振荡的原理，并根据得出的结论给出了抑制电力系统低频振荡的方案，并对本方案的一些具体细节进行探讨。
【关键词】低频振荡能量守恒定律附加电磁转矩电力系统运行机组间有时会出现低频振荡问题，影响系统的正常运行。
目前普遍采用的抑制低频振荡的方案是PSS，文献[1]对单机无穷大电网的发电机稳定性及PSS进行了分析。
1 低频振荡原理单台机组发生低频振荡时，由于发电机内部各种量耦合严重，很难给出限定条件并作出合理的假设，因此可把发电机作为一个整体采用能量守恒定律处理，并假设转子为刚体。
通常容易忽略调速的作用，认为机械转矩不变，实际上在转子摆动期间，转子转速增加，蒸汽或水流与转子导叶的相对速度减小，则导致机械转矩减小，转子转速减小时同理。
由公式可得：假设输入机械能恒定比机械转矩恒定更为合理。
发电机稳定运行状态情况下，可用公式（1）表示。
（1）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。
（2）在发生低频振荡情况下，Pe波动，假设Pm=C恒定。
根据能量守恒，忽略杂散损耗，发电机能量变动值为输入输出功率差值，即公式（3）。
（3）又有公式（4）。
（4）可得，在△t时间内，可用公式（5）表示。
（5）在低频震荡中，可认为磁场能与输出有功同向变化，可知有功功率低频振荡必然导致发电机大轴的低频摆动，且发电机转子的低频摆动与有功功率的低频振荡存在明确的反向关系。
根据上面的分析可得知电力系统低频振荡的本质是发电机转子动能与有功功率互补低频振荡。
发电机转子在匀速转动的同时叠加有低频的摆动，在电气量上表现为发电机输出功率的低频振荡，转子摆动的幅值越大，则低频振荡的幅值越大。
此外，还与磁场强度以及功角有关。
低频振荡的诱发因素较多，任何一种扰动，如果引起了转子转矩不平衡，都会造成转子的摆动，继而可能引发电力系统低频振荡。
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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]。
1.2多种振荡产生的机理
不同与上文的数学机理分析，在多种振荡产生的前提之下，可以从变换器、
串补电容引起振荡以及恒功率控制等多个方面探究振荡产生的原因。
在这种前提
之下电力系统的恒功率负荷产生振荡，主要就是由于电子变换器采用的恒功率控
制引起的。
不同振荡产生时，都会有一定的特殊表现。
如果实在双馈风机发电厂
以及串补互相作用的次同步振荡产生条件下，实际的工程当中，就需要针对次同
步振荡分析的等纸模型进行有效了解，这样才能够真正意识到振荡产生的原因。
2.电力电子装置振荡抑制方法
为了能够有效保证电力系统的运行质量，就必须要从电力电子装置振荡的抑
制方法入手，选择适合电力系统的具体手段。
一般情况下当电力电子装置产生了
振荡，就可以结合其振荡产生原因，按照三种电力电子装置振荡方法顺序，首先
改进电力振荡的抑制方法，并且要降低测量所需要的延时，提升抑制振荡的效率，最后加入能够有效抑制振荡的电力电子装置。
2.1增加虚拟阻尼
当前的电力电子装置当中，会出现很多震荡问题，这也是电力系统整体进步
的一种有效体现，当前的多变换器并联微电网的振荡问题出现，对于电力装置的
使用是一种潜存着的威胁。
为了能够有效应对这种威胁，可以采用增加虚拟阻尼
的手段，来提升电力电子装置的稳定性。
如图2所示，在滤波器当中增加了虚拟
电阻，这样能够有效的保证对于整体电子装置使用的振荡进行移植。
增加阻尼时
需要注重的一点在于，需要保证对电阻的值进行合理判断，当前的虚拟电阻法实
施过程当中，一般都不会增加实际的有功损耗，这样一来就能够针对所有的频段
都进行阻尼的提供，从而抑制了整体线路中的振荡产生。
为了能够降低成本，还
需要分频段针对阻尼进行计算，保证把成本控制在合理范围之内。
图 2 虚拟阻尼添加（Rv）
2.2改进控制目标
为了能够有效降低恒功率控制下产生的振荡，应该通过改进控制目标的手段，有效增加时间常数，同时降低振荡产生的几率。
改进控制目标时，可以在控制环
当中加入一些相位校正的环节，但是这样一来虽然能够增加系统稳定，却会导致
变换器的动态性能下降。
实际应用时，应该注重对于控制目标开展合理分析[2]。
2.3增加抑制振荡的电力电子装置
为了能够促进电力系统稳定，还可以利用增加抑制振荡的电力电子装置的方式，来有效保证降低转子侧的电流跟踪比例系数。
抑制振荡对于电力电子装置来
说很重要，对于新能源的发电厂必须要保证改造发电的单元变换器。
具体实施过
程中，阻尼次同步振荡的装置被我们称之为SSD，能够利用并联、串联以及混合
型三种方式，针对系统进行稳定维持。
在发电机的一侧安装SSD，这类的SSD被
称为GTSSD，能够有效降低发电机的轴系扭震角速度，从而保证电力装置的稳定，现阶段的GTSSD已经在我国很多发电厂当中都有了应用，并且还能够针对一些串
补电容以及HVDC引起的次同步谐振进行合理抑制。
结论：综上所述，在当前的电力系统装置分析与使用过程当中，为了保证电
力系统的整体稳定，必须要能够结合有效的抑制振荡手段，增加虚拟阻尼，改进
控制的目标，并且增加一些能够有效抑制振荡的电子装置，提升电力系统运行的
质量，还能够保证电力系统朝向高技术化不断发展，促进我国电力事业的建设发展。
参考文献：
[1]姜齐荣，王亮，谢小荣.电力电子化电力系统的振荡问题及其抑制措施研究[J].高电压技术，2017，43（04）：1057-1066.
[2]袁小明，程时杰，胡家兵.电力电子化电力系统多尺度电压功角动态稳定问
题[J].中国电机工程学报，2016，36（19）：5145-5154+5395.。