电力系统低频振荡的影响因素研究

电力系统低频振荡的影响因素研究
摘要：随着电网的扩大和市场经济的发展，电力行业变得越来越趋于极限，
必须充分理解这个问题。

本文阐述了低频振荡在电力系统中的工作原理，并阐述
了一般分析方法。

从不同方法的比较分析出发，分析了研究的可能方向。

本文阐
述了该课题的基本思路、实践方法、研究领域和难点，展望了未来。

关键词：低频振荡；特征值分析；电力系统阻尼
发电厂同步发电机在电力系统初期联网，阻尼绕组尼引起足够的阻尼，抑制
振动的发展。

在这一点上，很少出现低频振荡情况。

随着电网规模的增大，还应
生产大型电力联系，以改善电网低频振荡问题。

如果不及时抑制，可能导致停电，可能危及系统的稳定和安全运行，甚至可能产生严重后果。

一、慨况
由于电力系统的负阻尼，低频振荡通常发生在弱联系、远距离、重负荷的线
路中，而低频振荡则更可能发生在高性能励磁系统系统中。

没有阻尼，甚至没有
对应于发电机相对摇摆的负阻尼。

功率波动在输电线路中出现，功率波动频率由
系统缺乏阻尼或系统负阻尼，系统在0.1-2.0hz范围内增加，通常称为低频振荡(也称为功率和机电振荡)。

一般来说，电力系统的振荡模式可以分为地区和区域，当系统中的低振振荡率非常低(0.1-0.5hz)时，通常将其视为互联系统之间的区
域间振荡。

如果振荡大于1Hz，则视为局部或区域振荡。

在振荡模式区域中，振
荡频率取决于机组数量。

因此，将阻尼添加到少数强相关机组上将大大增加振动
阻尼。

区域振荡模式的振荡频率较低，需要更多机组。

因此，只有关键机组的阻
尼才能增加振荡模式下的阻尼。

区域振荡模式下低频振动的抑制显然比区域振荡
模式下低频振动的抑制更复杂和困难。

因此，在系统运行期间，它们更容易受到
区域振荡模式下低频的影响。

二、低频振荡的振荡机理
1.负阻尼。

1969年F.De Mello使用阻尼转矩的概念来研究无噪声单机系统
中低频振荡的机理。

应注意的是，由于励磁系统的惯性，随着励磁调节器增益的
增加，与转子机械振动相对应的实际根值随着负值逐渐增加。

随着增益增加，实
际值从负变为正，导致振动增加。

因此，振荡频率低的原因是励磁系统增益的增
加将产生负阻尼效应，抵消系统的内部正阻尼，使系统的整体阻尼非常小或为负。

这样，一旦发生故障，转子增幅振荡，或振荡不会收敛。

该方法基于线性系统理论，通过分析增益激励和衰减之间的关系来解释低频振荡。

物理概念清晰且普遍
接受，该方法可应用于多机系统，线性系统的函数值可用于评估系统是否存在低
频振荡。

2.谐振参数。

电力系统受周期性外部干扰。

如果干扰频率与系统固有频率之
间存在特殊关系，则系统将谐振。

低频振荡将在低频范围内发生。

3.强制性共振机制。

在电机设计中，应避免电机白振角速度与机械转矩振动
叠加角引起的振动。

这种现象局部存在。

4.分叉理论。

20世纪80年代中期，通过分叉理论发现了电力系统的低频振
荡的非线性特征。

即使系统的所有功能根都位于虚轴的左侧，由系统非线性引起
的支路也会增加系统的低频振荡。

相反，即使虚拟轴右侧有一对复数根，分叉也
可能是系统动态特性从振幅振荡转换为稳定非线性的结果。

5.混沌现象。

低频振荡是非线性系统混沌现象，建立非线性模型，指出混沌
状态与系统的阻尼直接相关。

电力系统中的混沌可以看作是一种非周期的、看似
不规则的电振荡，因此通信系统是一个标准的非线性系统，可以产生混沌。

三、低频振荡产生的原因
1.负阻尼引起低频振荡。

利用阻尼转矩法分析了单机系统低频振荡的原因，
主要原因是系统的负阻尼系数抵消了系统的正阻尼，导致系统整体阻尼较低甚至
为负。

如果系统的衰减很低，故障后系统的功率波动通常很难衰减，导致系统的
低频振幅等于或降低。

如果系统阻尼为负，则低频振荡会累积并在故障后增加，
这会影响系统的稳定性。

2.发电机的电磁惯性导致频率振荡。

通过电机励磁电压调整和改变励磁电流
来设置电机运行状态。

励磁电流控制是一种气隙合成磁场调整，将发电机输出电
压调整到所需值，并调节电磁转矩。

也可以通过改变磁化电流、转矩和终止电压
来调整。

在自动磁控制中，距离控制是由发动机周围的电磁距离、激励电流和激
励电压引起的。

对于某些因素，延迟控制可能导致系统低频振荡。

3.电力系统的非线性特性奇异低频振荡现象，当系统的根中包含零或几个虚
根时，系统处于稳定极限。

如果系统的特征根为负，则系统是稳定的。

如果系统
的基础特征具有复杂的物理或物理特征，则系统不稳定。

非线性系统在临近虚轴
奇异现象，非线性系统导致系统状态和特性的变化，导致低频振荡增加，即使系
统的所有特征状态非线性。

4.调节灵敏的励磁可能导致低频振荡。

为了能够快速灵活地控制调节，数字
磁化系统、磁激励和高能量磁激励在电力系统中得到广泛应用。

“快速励磁系统”可以减少磁化控制器的常数减小时间。

如果达到干扰抑制，则必须在由于驱动安
全而设置了多个干扰抑制功能时，这可能会对系统作出反应，并造成进一步的干扰。

当循环重复而不及时干预时，系统的低频振荡会聚集起来，最终无法控制。

5.控制不合适导致低频振荡，故障时电机的磁转矩和端子电压反方向依赖于
电机电流的调节。

如果控制需要在系统中低频振荡，并且直接将转速未指定的信
号用作可变输入方法，认为在一定条件下会引起系统低频振荡增幅。

四、抑制低频振荡的措施
1.目前电力稳定器（PSS）是抑制低频振荡的常用手段。

安装电力稳定器不
仅可以抑制区域间振荡，还可以抑制局部振荡。

电力系统稳定器的输入信号可以
由发电机频率偏移、速度偏移、功率偏移或组合产生。

相位补偿法通常用于调整
电力系统稳定器的安装位置，应根据与发电机转速偏差相对应的参与系数确定，
该系数可用于发电机扫描，然后，利用频率响应和残余偏差可以更准确地确定相
应的安装位置。

现有文献表明，电力系统稳定器存在缺陷，即电力系统稳定器的
设计和设计存在缺陷。

振动随活载波动，没有不可克服的周期性。

2.直流信号调制。

在并联交直流系统中，可以使用小直流信号调制来改善低频振荡的衰减。

当输入直流信号调制器时，可以选择各种信号，包括整流器的侧变或反向变化频率、两侧的频率偏差、线路中的电流偏差和线路中的电流偏差。

提出了一种通信信道的并行调制信号功率变化率，不仅可以消除远程通信信道的不稳定性，而且可以有效快速地抑制区域间的低频振荡。

直流调制的缺点在于其应用范围有限，应用经验不足。

3.使用柔性交流系统（FACTS）是抑制低频振荡的最有前景的措施。

柔性交流输电系统是一种基于电气和电子技术的控制模块，它以串联、并联或串联方式连接到输电网络，以提高交流输电系统的容量和可控性。

上世纪末，柔性交换输电技术迅速发展到第三代。

柔性交流输电网络中使用的主要方法有(SVC)、(STATCOM)、(SSSC)等
分析了电力系统低频振荡原因，比较了常用的低频振荡措施，指出随着电气电子技术的快速发展，柔性交流传动系统被用抑制低频振荡。

降低成本具有深远的发展前景
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