电力组织低频振荡类型区分

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1、电力组织低频振荡类型区分第1章绪论1.1引言随着人民生活水平的提升和国家工业化的不断发展，电力起到了越来越重要的作用。小规模的停电可能引起生活不便，而大规模的停电则可能影响到社会的稳定。因此，社会对电能质量以及供电可靠性提出了很高的要求。保证电力系统的安全稳定运行成为电力行业的首要任务。通过区域电网的互联形成大规模的电力系统，可以带来例如资源优化配置、削峰填谷和故障时紧急功率支援等好处，在很大程度上提高电网运行的可靠性和经济性，这也成为世界范围内电力系统的发展趋势[1][2][3]。但同时电网互联也使得电网结构越来越复杂，从而带来的一些新的问题，其中

2、低频振荡问题尤为突出。它会引起系统功率以较低频率大幅度的振荡，如果不及时采取抑制措施，严重时可能会造成系统解列，导致大规模的停电。电力系统低频振荡是指电力系统中发电机经过输电线路并列运行时，发生扰动后发电机转子之间产生持续性的相对摇摆，并因此引起输电线上功率的振荡，由于振荡频率很低，一般在0.2~2.5Hz　　电力组织低频振荡类型区分第1章绪论1.1引言随着人民生活水平的提升和国家工业化的不断发展，电力起到了越来越重要的作用。小规模的停电可能引起生活不便，而大规模的停电则可能影响到社会的稳定。因此，社会对电能质量以及供电可靠性提出了很高的要求。保证电

3、力系统的安全稳定运行成为电力行业的首要任务。通过区域电网的互联形成大规模的电力系统，可以带来例如资源优化配置、削峰填谷和故障时紧急功率支援等好处，在很大程度上提高电网运行的可靠性和经济性，这也成为世界范围内电力系统的发展趋势[1][2][3]。但同时电网互联也使得电网结构越来越复杂，从而带来的一些新的问题，其中低频振荡问题尤为突出。它会引起系统功率以较低频率大幅度的振荡，如果不及时采取抑制措施，严重时可能会造成系统解列，导致大规模的停电。电力系统低频振荡是指电力系统中发电机经过输电线路并列运行时，发生扰动后发电机转子之间产生持续性的相对摇摆，并因此引

4、起输电线上功率的振荡，由于振荡频率很低，一般在0.2~2.5Hz之间，所以称其为低频振荡。低频振荡常出现与长距离、重负荷的输电线上，采用快速和高放大倍数的励磁装置会导致低频振荡更容易发生。低频振荡在世界范围内都有发生[4][5]。例如在1996年，美国西部互联系统发生低频振荡并最终导致电网瓦解，有225万用户失去电力达6个小时。事后分析认为发生低频振荡的原因是由于系统在有线路和机组掉闸后，形成的网架结构存在0.28Hz的负阻尼振荡模式[6]。国内低频振荡事件也屡见不鲜，2005年10月29号，华中电网斗双线功率振荡峰值达到730Mello和Conco

5、rdia在于1969年发表的论文中首次提出了负阻尼机理[11]。两位学者在单机-无穷大系统模型下提出了阻尼转矩的概念，在计及快速励磁调节器的情况下进行分析，认为在外部系统电抗较高、发电机输出功率较大的情况下，拥有较高放大倍数的快速励磁装置除了为系统带来正的同步转矩外，还会为系统带来负的阻尼转矩，当其等于甚至大于发电机本身的正阻尼时，会使系统阻尼为负，一旦发生扰动，便会发生等幅或者增幅低频振荡。下面基于单机无穷大系统进行简单的理论分析[12][13]。以上利用单机无穷大系统对负阻尼机理低频振荡做了一个简单的分析，可以看到系统阻尼对低频振荡的影响。当系统

6、阻尼不足时，受到扰动后将发生等幅或增幅的低频振荡。一旦系统发生负阻尼机理低频振荡，可以通过降低发电机处出力，退出快速励磁增加系统阻尼。也可通过提前增强系统网架结构，加装电力系统稳定器（PSS）预防负阻尼机理的低频振荡发生。考虑励磁系统的详细理论推导将在第二章做详细的论述。2电磁转矩分解方法2.1单机系统电磁转矩分析对于单机无穷大系统，其阻尼完全由发电机提供，当发电机的阻尼转矩系数为零时，系统阻尼也为零，此时如果系统受到扰动则会发生等幅的低频振荡。而在阻尼转矩系数大于零时，短时的扰动不会引发持续的振荡，只有受到周期性扰动时系统才会发生持续的等幅低频振荡

7、。也就是说在发生等幅的低频振荡时，如果计算得出阻尼转矩系数大于零，则振荡属于强迫振荡；计算出阻尼转矩系数接近于零，则振荡为自由振荡。下面基于单机无穷大系统验证该方法。2.2仿真实验基于matlab/simulink搭建单机无穷大系统，图2.4为仿真系统图，详细参数见文献[3]。通过改变发电机出力调节系统的阻尼；在做强迫振荡仿真时，强迫扰动源分别加在原动机和励磁系统上。分析计算结果可见，当周期扰动源在原动机上时，得出的阻尼转矩如预期的一样为正值；零阻尼自由振荡时阻尼转矩为负值。但当周期扰动源在励磁机上时，得出的阻尼转矩为负值，无法和自由振荡区分开来。因

8、此该方法有其应用局限性，无法区分扰动源在励磁系统上的强迫振荡。但同时，如果已经知道振荡为强迫扰动机理，则可以