电网次同步振荡对保护装置的影响
第三章距离保护3-5,6,7,8
A相单相接地
B相单相接地 C相单相接地 三个相电流差突变 量的最大值对应两 相为故障相
• 测量电流中无零序分量，判为非接地故障：
AB两相短路故障 BC两相短路故障 CA两相短路故障
m为整定系数，取值范围为4一8
电力系统继电保护原理
3.7 距离保护特殊问题
西南交通大学电气工程学院
不能正确测量有两个方面的含义，一方面是把测量阻抗测大， 反映出故障距离变远，即不动作；另一方面是把测量阻抗测 小，反映出故障距离变近，可能导致在区外故障情况下误动 作。此处，非故障环上的电压、电流算出的阻抗一般是第一 种情况，通常不会动作
•微机保护中，距离保护的硬件接线只有一套，故障环的 选取是由软件实现的，分两种情况：
M
)Z
j
1 2
Zctg
2
振荡过程安装于M侧的保护测量阻抗变化轨迹
jX
N
Zm
(1 2
M
)Z
jห้องสมุดไป่ตู้
1 2
Zctg
2
o
1 Ke 1
δ
o
Zm
1
2Z
M
Ke 1 o
oR
其中
Ke
EM EN
(
1 2
M
)Z
2
Ke 1
图 3-31 测量阻抗的变化轨迹
（三）电力系统振荡对距离保护的影响
1
O’
3
ΨK
M
当测量阻抗位于特性圆以内时, 阻抗继电器误动。
2. 电气量变化速率的差异
振荡时，电气量呈现周期性变化，其变化过程是渐变的，变化范 围大。而故障时电流电压的变化是突变的，且故障后测量电流电 压、阻抗的测量值基本不变。
发电运行部电气专业试题
职工业务培训试题库发电运行部电气专业高级一、填空题：1.所谓同步是指磁场与磁场以相同的速度和相同的方向旋转。
答：转子；定子2.如果高厂变高压侧开关跳闸，而6kV工作电源进线未跳，此时由低电压保护装置启动，再次去跳6kV开关。
答：电源进线3.等电位刀闸操作前，应取下并连开关的。
答：控制保险4.电气设备不允许运行。
答：无保护5.发电机定子电压正常变化范围是，当发电机运行电压超过或低于额定电压时，应调整发电机的，使电压恢复至变化范围内。
答：±5％；±5％；励磁电流6.发电机正常运行时定子电流应三相平衡，但各相电流之差不得超过额定值的，且最大一相电流不得超过。
答：8％；额定值7.有零序分量的条件是三相电流之和不等于。
答：08.变压器内部着火时，必须立即把变压器从各侧＿＿＿＿断开，变压器有爆炸危险时应立即将＿＿＿＿放掉。
答：电源；油9.同步发电机的转子磁场与定子电流产生的＿＿＿之间，在发电机运行时是静止相对的。
答：旋转磁场10.在发电机三相定子电流不对称时，就会产生＿＿＿电流，它将形成一个磁场，其转速对转子而言，相对速度是＿＿＿倍的同步转速。
答：负序；2。
11.在运行中，发电机失去励磁，使转子＿＿＿消失，一般叫做发电机的＿＿＿运行。
答：磁场；失磁12.负序磁场扫过同步发电机转子表面，将在＿＿＿上感应出＿＿＿HZ的电流。
答：转子；10013.发电机失磁瞬间，发电机的电磁力矩减小，而原动机传过来的主力矩没有变，于是出现了＿＿＿力矩，使发电机转速＿＿＿而脱出同步。
答：过剩；升高14.发电机振荡可能有两种结果：⑴能稳定在新的工作点保持＿＿＿运行；⑵可能造成发电机＿＿＿运行。
答：同步；失步15.发电机失磁后脱出同步而产生的＿＿＿力矩，起＿＿＿作用，发电机转子克服这个力矩的过程中做了功，发出＿＿＿功率。
答：异步；制动；有功16.发电机定子里安放着互差120度的三相绕组，流过对称的三相交流电流时，在定子里将产生＿＿＿。
浅谈大型机组加装次同步功率振荡监测装置的必要性及难点
浅谈大型机组加装次同步功率振荡监测装置的必要性及难点摘要：处于风火集中打捆送出地区的大型机组，周边风电、直流、串补等电力电子设备及其控制系统对发电机组轴系安全运行有很大影响，需安装次同步功率振荡监测设备。
汽轮机发电机组轴系扭振保护装置（TSR）解决了次同步振荡引发的轴系扭振问题，避免造成轴系某些部件或联轴器断裂或疲劳损坏，保证机组和电网的安全运行。
关键词：大型机组；次同步振荡；保护引言电力系统次同步振荡是由于系统中机械设备和电气设备动态特性耦合作用引发的一种特殊动态行为。
当电力系统发生次同步振荡时，会在机械系统的轴系和电气系统的相关变量中产生持续的，甚至增幅的扭振和振荡。
严重的电力系统次同步振荡和轴系扭振会直接导致大型汽轮发电机转子轴系的严重破坏，同时也对电力系统安全运行构成严重威胁。
大容量机组、长距离输电需要电网采用可控串补（TCSC）技术提高输电能力。
输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的加装，发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步功率振荡现象。
在交直流混合输电系统中，靠近直流换流站的发电机组可能产生次同步功率振荡现象。
由于汽轮机和发电机转子惯性较大，对轴系本身的低阶扭转模态十分敏感，呈低周高应力的受力状态，这种机电共振直接严重威胁机组的安全可靠运行。
大型汽轮发电机的轴系扭振是大电网大机组中存在的一个必须解决的问题，它不仅发生在国外的电力工业界，从上世纪八十年代开始，在我国电力系统中也不断有由于轴系扭振导致事故发生的报道。
1988年12月，陕西秦岭电厂5号机组的轴系在运行中发生强烈的振荡，随即轴系断为15段，5处出现裂痕。
1984年3月神头电厂3号机组在进行快关汽门的短暂快控和持续快控试验时，发现机组异常振动并听到金属碰撞声，停机检查，发现高中压缸对轮12根直径为40 mm的螺栓都受到不同程度的破坏，其中断裂7根，其余5根被打弯。
1985年10月，山西大同第二电厂的2号机组在发电机电气故障甩负荷的过程中，由于超速而造成机组严重损坏，轴系断为5截。
次同步振荡 特征值
次同步振荡特征值一、引言次同步振荡是电力系统中的一种普遍存在的振荡现象，是由于系统中多个发电机或负荷与电网耦合而引起的，通常出现频率在0.1Hz以上，振荡幅值为0.1～1.0次额定电压。
次同步振荡会对电力系统的稳定性和安全性造成严重的威胁，因此研究其特征值和控制方法具有重要意义。
二、特征值次同步振荡可以通过系统中各个发电机和负荷的振荡频率和阻尼区别，其特征值包括频率、阻尼比和振幅等。
1. 频率特征值因为次同步振荡频率通常比电力系统电网基频低，因此可以利用滤波技术将基频信号滤波掉，得到次同步振荡的频率。
次同步振荡的频率一般在0.1Hz以上，不同的次同步振荡振荡频率具有不同的特征。
2. 阻尼特征值次同步振荡阻尼特征值可以通过快速阻尼扰动方法进行测量计算。
通常使用响应的功率变化曲线分析该系统的径向阻尼比。
可以通过计算快速阻尼扰动所引起的功率变化，来确定系统的径向阻尼比。
阻尼比越小，次同步振荡的振荡幅值越大，系统的稳定性越差。
3. 振幅特征值振幅特征值是指次同步振荡的振幅大小，通常以系统中某一发电机或负荷的振幅作为代表。
次同步振荡的振幅越大，系统的稳定性越差。
三、控制方法针对次同步振荡的控制方法主要包括主动控制和被动控制两种。
1. 主动控制主动控制是指在电力系统中引入一些控制方法或设备，以控制次同步振荡的产生和扩散，主要包括直接控制和间接控制两种。
（1）直接控制直接控制是指通过改变系统中设备的运行状态，实现次同步振荡的控制。
直接控制主要包括直接控制发电机输出功率、直接控制系统中电容电抗的状态和直接控制负荷的状态等方法。
（1）耦合器耦合器是指通过相邻的设备之间共振的耦合，以控制次同步振荡的传播，主要包括机械耦合器、电磁耦合器和谐振耦合器等方法。
（2）阻尼器阻尼器是指通过一些阻尼装置加入系统，控制次同步振荡的振荡幅值，主要包括电抗器、阻容器、实际发电机控制等方法。
（3）控制线圈控制线圈是指在输电线路上加设特殊的电气设备，使电流进一步落后于电压，从而抑制次同步振荡的产生和传播。
PSS装置在电力系统中的作用
浅谈电力系统振荡及PSS装置的作用樊绍华PSS是电力系统稳定器（Power system stabilizer）的简称.一、电力系统的振荡类型：电力系统在动态过程中可能出现多种类型的振荡，如电磁振荡：表现为系统电感和电容元件之间的能量交换振荡.振荡频率一般较高,例如高压线路电感的线路分布电容之间在一定条件下可能产生谐振，这种谐振可能引起危险的高电压。
以如高压串联补偿线路的电感和串联补偿电容，这种振荡频率较低，一般低于同步频率,称为“次同步振荡"。
另一类常见的电磁振荡是由系统中调节装置特性不恰当引起，它的振荡频率可能在很大范围内变化.电磁振荡一般衰减较快，但如果它的振荡频率与系统机电自然振荡频率相同，或与机组轴系自然振荡频率互补则可能引起严重后果.机电振荡:表现为机械元件之间的动态运动（振动）和扭转振荡.对于电力系统安全影响较大的有汽轮机叶片谐振和大机组轴系的扭振,其自然振荡频率可以低于或高于同步频率。
如果存在一个频率与其机械自然振荡频率相同的外部扰动，则将出现危险的谐振，可能损坏设备。
在系统出现大的扰动后,轴系也将引起扭振,如果这个扭振还未来得及衰减，以来一次扰动，则两次扰动的效果可能重合而引起更大幅值的扭振。
电力系统故障时,可能接连出现短路、切除、重合闸于故障、再切除等多次大扰动,这些扰动如果多次叠加，则可能出现严重后果.机电振荡：常见的是发电机组间功率动态振荡。
振荡时的能量是通过电气联系传递的，故称为机电振荡，表现为发电机电功率和功角的变化.当振荡较严重时,系统不能维持同步运行,即稳定破坏.机电振荡的频率较低，一般在0.2――2。
5Hz范围内，通常称为低频振荡。
机电扭振互作用：表现为电磁振荡和机械扭振的相互作用。
如电力系统中出现频率为fe（fe低于同步频率fn）的电磁振荡，发电机定子电流中频率为fe的电流分量将在以fn速度旋转的转子直流绕组中产生频率为（fn—fe）的交变力矩，如果轴系的自然振荡频率fm=fn—fe，则将引起轴系的扭转谐。
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。
电力系统次同步振荡研究综述
电力系统次同步振荡研究综述朱谷雨;王致杰;孙丛丛;刘水;邹毅军;谭伟【摘要】随着全球可再生能源的快速发展,分布式电网将彻底改变未来配电网的设计运行方式,大量电力电子器件的应用会引起电力系统中次同步振荡(SSO)现象,严重影响了电力系统的稳定性.介绍了SSO的表现形式,并对其现象、机理进行归纳总结,简单比较了SSO现象的分析方法及有效的抑制手段,并对今后的工作内容进行了展望.【期刊名称】《上海电机学院学报》【年(卷),期】2017(020)003【总页数】8页(P155-162)【关键词】可再生能源;次同步振荡;抑制措施【作者】朱谷雨;王致杰;孙丛丛;刘水;邹毅军;谭伟【作者单位】上海电机学院电气学院,上海 201306;上海电机学院电气学院,上海201306;上海电机学院电气学院,上海 201306;上海电机学院电气学院,上海201306;上海科梁信息工程股份有限公司,上海 200030;上海科梁信息工程股份有限公司,上海 200030【正文语种】中文【中图分类】TM74全球工业化以来，传统化石能源被大量开发利用，导致能源紧缺，环境恶化，全球气候变暖，严重威胁着人类的生存和发展。
低碳减排已成为全球关注的主题，各国纷纷推进可再生能源开发，提倡生态环境保护，缓解能源供求矛盾。
中国土地面积广阔，能源分布不均匀，而可再生能源清洁、无污染，可持续发展前景广阔。
随着可再生能源的不断发展，其在并网系统的应用越来越广泛，对其衍生的技术支撑标准也越来越严格。
我国计划2015—2020年国家电网将逐步形成“两纵两横”、“五纵五横”的1 MW特高压交流同步网架结构，以及20多条800kV以上的特高压直流输电线路[1]。
目前，欧洲已有初步的超级电网规划，主要由多端高压直流系统组成。
借鉴欧洲超级电网的经验，中国超级电网结构设想也逐渐形成。
由此可见，由于电网的运行形式不断变化，规模越来越大，大量电力电子的应用会使电网呈现高度电力电子的趋势，产生低于基波的次同步振荡(Sub-synchronous Oscillation, SSO)现象，其安全稳定运行面临严峻挑战。
发电厂次同步振荡(SSO)问题的解决方法
发电厂次同步振荡(SSO)问题的解决方法刘代样;汪立【摘要】当直流换流站发生单极或双极闭锁时,靠近直流换流站的发电机组就极有可能产生次同步振荡(SSO),这就迫切需要引入发电机轴系扭振保护(TSR)装置和SEDC装置采用于解决次同步振荡(SSO)引发的轴系扭振,避免造成轴系某些部件如联轴器断裂或疲劳损坏,保证机组和电网的安全运行.【期刊名称】《四川电力技术》【年(卷),期】2012(035)002【总页数】7页(P78-84)【关键词】次同步振荡(SSO);扭振保护(TSR);附加励磁阻尼控制器(SEDC)【作者】刘代样;汪立【作者单位】四川省电力工业调整试验所,四川成都610061;四川中电福溪电力开发有限公司,四川成都645152【正文语种】中文【中图分类】TK4740 引言汽轮发电机组轴系扭振是指在发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡，使轴系这个弹性质量系统产生一种振动形式——扭转振动。
引起扭振的原因来自两方面:机械扰动与电气扰动。
前者主要指不适当的进汽方式、调速系统晃动、快控汽门等。
后者一般根据大小分为两类:一类是由串联电容补偿所引起的次同步谐振(subsynchronons resonance，SSR)及有源电力设备及其控制系统(HVDC、PSS、SVC等)引起的次同步振荡(subsynchronous oscillation，SSO);另一类是指各种急剧扰动造成的暂态冲击，如短路、自动重合闸、误并列、甩负荷等。
由直流输电引起的汽轮发电机组的次同步振荡问题，1977年首先在美国Square Butte直流输电工程调试时被发现，后来，在美国的CU、IPP、印度的Rihand－Deli、瑞典的Fenno－Skan等高压直流输电工程中，都表明有可能导致次同步振荡。
根据IEEE的SSR工作小组的定义，次同步谐振是电力系统的一种状态，即电网在低于系统同步频率的一个或几个频率下与汽轮发电机进行能量交换。
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电网次同步振荡对保护装置的影响
发表时间：2019-04-01T11:49:09.707Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：谐波[导读] 摘要：伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，人们对电力供应的依赖程度加深，对电力的需求越来越大。
（囯网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密 839000）摘要：伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，人们对电力供应的依赖程度加深，对电力的需求越来越大。
且随着电力系统的不断改革，分布式电网的应用改变了传统配电网模式，推动了配电网的更新与发展，但在一定程度上增加了配电网运行难度。
大量电力电子器件的应用会引起电力系统中次同步振荡现象，严重影响了电力系统的运行稳定性。
本文简单分析了电力系统次同步振荡现象
及相关的抑制措施。
关键词：电力系统；同步振荡；抑制措施近年来，电网建设规模不断扩张，供电难度和设备负荷随之提高，越来越多的分布式新能源接入配电网。
分布式新能源具有环保的优点，应用在电力系统中可以满足社会发展对于电力的需求，有效降低电力运输过程中的损耗，提高供电质量，对我国电力事业的发展有重要的意义。
分布能源系统模型高维性、运行方式的不确定性、元件的强非线性、扰动的随机性，使得电力系统稳定现象多变，稳定机理十分复杂，电力系统动态机理与控制越来越困难。
此外，由于电网的运行形式不断变化，规模越来越大，大量电力电子设备及系统的应用会使电网呈现不稳定的运行状态，产生低于基波的次同步振荡现象，其安全稳定运行面临严峻挑战。
一、概述电力系统次同步振荡 1基本概念
通过串联电容的形式进行无功补偿可以提高输电线路的输送能力，优化输电线路间的功率分布，并提高电力系统的稳定性，是交流输电系统中广泛采用的方法。
但这种方法也可能引发电气系统或汽轮发电机组以小于同步频率的振动频率进行能量交换，称为次同步振荡。
在电力系统运行中，针对电网的运行状态，在不同带宽频率下，控制的环节有所不同，如图1所示，在额定频率附近，属于电网同步和电流控制环节，当电力系统受到扰动后，系统平衡点偏移，在这种运行状态下，电网与发电机组之间存在一个或多个低于系统同步频率的频率，在该频率下进行显著能量交换，因而出现次同步谐振现象。
2产生机理
次同步振荡在交流输电系统和直流输电系统中的产生机理不同，在交流输电系统由于有谐振回路的存在所以称为次同步谐振，主要从发电机效应、暂态力矩放大作用和机电扭振相互作用三个角度进行描述和分析。
第一，发电机效应，假设发电机转子以常速旋转，由于转子的转速高于由次同步电流分量引起的旋转磁场的转速，在次同步频率下从电枢终端分析，转子电阻呈负值，当这个视在负值电阻超过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时，就会发生电气自振荡，这种自激振荡认为是由过电压和过电流引起的；第二，暂态力矩放大作用，当系统发生干扰时，电磁转矩就会施加于发电机转子上，使发电机轴段承受转矩压力，串联电容补偿输电系统中的干扰，会造成电磁转矩振荡，如果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率，会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故障转矩；第三，扭转相互作用，设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡，fm能导出电枢电压分量频率fem，其表达式为fem=fo+fm，当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时，电枢电流产生一个磁场，该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩，这使次同步电压分量导致的次同步转矩得以维持。
二、分析次同步振荡对保护装置的影响 1电力系统振荡是由于系统和发电机并列运行时失去了同步，不能稳定运行，就形成了电力系统震荡，对保护装置造成影响。
从而可能造成电网大面积停电，严重的使系统瓦解。
根据发生振荡时电力系统是否稳定，可以分为同步振荡和非同步振荡，同步振荡指系统稳定在有限时间内衰减后达到新的平衡；非同步振荡指不稳定系统产生的振荡导致系统和发电机同步运行受到破坏。
现在电网结构和发电机组越来越庞大，还出现了低频振荡和次周期振荡。
2同步振荡异常时，各级保护自动装置动作，会产生海量的报警信息，这些装置动作信息不加选择地涌入监控报警系统，如果同时出现了多种故障并伴随有保护和断路器的拒动、误动时，警报信息在传输中也可能会发生丢失，问题就会变得异常复杂，
三、加强电力系统次同步振荡抑制措施，减少对保护装置的影响 1应用滤波器
第一，应用无源滤波器，该滤波器主要由电感元件、电容元件以及电阻元件组成，这种滤波器一般装设在次同步振荡源的附近交流侧，由L、C元件构成谐振回路，当谐振频率与高次谐波电流频率相匹配时，可以阻止该高次谐波流入电网，其优点是投资较小、维护方便、结构简单等，是同步振荡抑制以及无功补偿的主要措施；第二，应用有源滤波器，有源滤波器产生与振荡波形一致、方向相反的电流，输入需要治理的网络，进而抵消非线性负荷产生的振荡电流，使得电网中仅含基波电流，随着PWM控制技术、全控型半导体器件的成熟和基于瞬时无功理论的检测理论的提出，有源电力滤波器得到了迅速发展。
2提高阻尼
电力系统次同步振荡是一种振荡失稳现象，增加振荡模态的阻尼是一种有效的抑制手段，如采用FACTS装置、SSDC和附加励磁阻尼控制器，均是在此基础上对次同步振荡进行控制和抑制。
此外，励磁系统阻尼器针对汽轮发电机的扭转振荡来调制系统的输出。
来自转子振荡的信号移相放大之后，通过励磁系统控制增加系统的有效阻尼来抑制次同步振荡。
对于电网与发电机组转子之间相互作用产生的次同步振荡现象，除增加阻尼外，还可在电路中附加阻塞滤波器、旁路阻尼滤波器、线路滤波器和动态滤波器等，通过阻断相应的次同步电气量通道也能有效地抑制次同步振荡。
3应用轴系扭振保护装置当次同步振荡对发电机组的运行安全造成巨大影响时，可以应用轴系扭振保护装置，通过事故告警、保护跳闸及采取切除机组的形式抑制次同步振荡。
轴系扭振保护装置监测的参数是发电机的轴系转速、轴系的寿命疲劳定值、次同步振荡的幅度。
将相关事故机组切除后，电力系统中的负阻尼状况消失，再通过原动机的配合可以使转矩在短时间内减小，从而避免次同步振荡和轴系扭振影响扩大。
对于剩余的在线机组，切除机组将改变系统结构和等效串补度，一定程度上能增强在线机组的模态阻尼，有利于抑制次同步振荡。
4应用可控串联补偿装置
可控串联补偿装置由一个串联电容器与一个晶闸管控制电抗器并联组成，串联在输电线路中，对提高电力系统性能有很大的作用，具有控制潮流、限制受端故障短路电流、提高系统稳定性、抑制系统低频振荡和抑制系统次同步振荡等功能。
近年来，关于可控串联补偿装置抑制次同步振荡的研究成果很多，国内外发表了不少文章。
目前，大多数的FACTS装置在抑制次同步振荡方面的研究还处于测试阶段，但可控串联补偿装置已投入到实际的工程运行中，在美国、巴西、瑞典等地已有多套可控串补装置投入运行，现场试验表明其确有抑制次同步振荡的能力，并且还具有抑制大干扰下暂态力矩放大作用的能力。
四、结束语
总而言之，次同步振荡是我国现代电力系统安全稳定运行重大问题之一。
随着新能源在电网的渗透率越来越高，次同步振荡发生的频率变化范围不断扩大、各类问题交互作用、激发次同步振荡的原因错综复杂。
电力企业要针对次同步振荡的特点，加强电力系统次同步振荡抑制措施，减少对保护装置的影响，确保用电。
参考文献：
[1]王瑞闯.电力系统次同步振荡抑制方法概述[J].电网与清洁能源，2018
[2]吴熙，蒋平，电力系统稳定器对次同步振荡的影响及其机制研究[J].中国电机工程学报，2016
[3]王云洁.电力系统次同步振荡的抑制策略研究[J].机械管理开发，2016。