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1、河海大学能源与电气学院电力系统低频振荡史林军eec@hhu.edu.cn2013年10月低频振荡现象•东北-华北-华中电网互联，出现0.13HZ的超低频功率振荡•1996年美国西部由于低频振荡引发了大停电事故•2003年美加“8.14”大停电大纲1绪论2电力系统低频振荡机理3电力系统低频振荡分析方法和对策4应用储能抑制低频振荡示例5总结一、绪论¾振荡现象¾什么是低频振荡¾为什么产生低频振荡¾低频振荡危害振荡现象1122334A1CA0A0'B振荡现象什么是低频振荡电力系统中发电机经输电线路并列运行的，在小干扰下发生发电机转子间的相对摇摆，频率为0.2～2
2、.5HZ范围内的持续功率振荡现象叫低频振荡。LocalModesInter-areaModes低频振荡产生的原因•从电路原理看：一定条件下，把电力系统看成一个二阶电路，则可能发生振荡•从电力系统看：在弱联系、远距离、重负荷输电线路,在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下,由于电力系统的负阻尼效应,更容易发生输电线路低频振荡的危害•引起系统崩溃，造成大停电•大停电事故：2006年欧洲电网的大停电事故；2003年美国的“8.14”大停电；2003年伦敦电网的停电事故；1996年美国西部的大停电事故（2次，7.2和8.10）；美国西部的大停电事故(1996)俄
3、勒岗—加州联络线功率1996年7月2日月日，美国西部电网发生大面积停电事故,使200多万个用户受到影响。8月月10日再次发生大面积停电,影响到大约750万个用户,损失负荷30.392GW03年8月14日北美大停电•人类历史上最大一次事故•美国八个州，加拿大一个省,多个经济重镇,纽约,底特律,多伦多•损失40-100亿，影响500万人，24087平方公里大纲1绪论2电力系统低频振荡机理3电力系统低频振荡分析方法和对策4应用储能抑制低频振荡示例5总结二、低频振荡机理©负阻尼机理©共振或谐振机理©非线性理论机理负阻尼机理•F.P.deMello,C.Conco
4、rdia.Conceptsofsynchronousmachinestabilityasaffectedbyexcitationcontrol.IEEETransactionsonPowerApparatusandSystems,PAS-88316-329.Apr.1969•根据线性系统理论分析，由于系统的调节措施的作用，产生了附加的负阻尼，抵消了系统的正阻尼，导致扰动后振荡不衰减或增幅振荡。共振或谐振机理•当输入信号或扰动信号与系统固有频率存在某种特定的关系时，系统会产生较大幅度的共振或谐振，其频率有时处于低频区域，导致系统产生低频振荡•TamuraY
5、,YorinoN.PossibilityofAuto-&Hetero-ParametricResonanceinPowerSystemsandTheirRelationshipwithLong-termDynamics.IEEETransonPowerSystems,1987,2(4):890~896•YorinoN,SasakiH,TamuraY,etal.AGeneralizedAnalysisMethodofAuto-ParametricResonanceinPowerSystems.IEEETransonPowerSystems,1989,4(3
6、):1057~1064非线性理论机理•由于系统的非线性的影响，其稳定结构发生变化。当参数或扰动在一定范围内变化时，会使得稳定结构发生变化，从而产生系统的振荡•电力系统低频振荡的非线性奇异现象以及表现为一种非周期的、似乎是无规则的突发性的机电振荡混沌现象，都属于该范畴大纲1绪论2电力系统低频振荡机理3电力系统低频振荡分析方法和对策4应用储能抑制低频振荡示例5总结三、低频振荡分析方法和对策•阻尼转矩法•特征值分析法•模态级数分析法•时域仿真法•基于系统辨识的分析方法•对策阻尼转矩法dΔω2H=ΔTT−Δ'smEU0dtΔ=TKcosδδ(Δ=Δ)δes0Xd
7、Δδ=ΔωωΔTTK=Δ+Δ=Δ+ΔωKKδω0eDsDdt相量图阻尼转矩法特征值分析法•特征值分析法是进行电力系统低频振荡研究的一种经典方法，它在工作点附近将系统进行线性化，形成系统状态方程矩阵，进而求取系统特征值、振荡模式、模态和参与因子x=uy泰勒展开忽略高阶项U可逆x&=f(x)x&=Ax+H.O.T.x&=Axy&=u−1Au=Λyy(t)(=uTx0)eλit=y(0)eλitiiix(t)=uy(0)eλ1t+uy(0)eλ2t+L+uy(0)eλntii11i22inn模态级数分析法•此法与特征值分析法对应,特征值分析法一阶展开,没有考虑
8、二阶或是更高阶的模态交互作用现象,而模态级数正是从这个角度出发来解决问题的,把电
