电力系统低频振荡-潘学萍
电力系统低频振荡的研究现状和展望概要
其他发电站之间,振荡频率范围是0.8~4.0Hz。
(2发电厂间振荡:发生在电气联系紧密的发电厂之间,振荡频率从1~2Hz不等。
(3区域间振荡:发生在两个发电厂的主要发电机组之间,振荡频率通常在0.2~0.8Hz之间。
关键词:低频振荡;模态分析法;同步相角测量法;电力电子技术;储能法
Abstract:From the four aspects of low frequency oscillation principle,analytical methods,affecting factors,and control policy,the author summaries the study status of low frequency oscillation and analyses the progress research in the field. According to new characters occurring in actual power system mechanism of low frequency oscillation is presented,in other words,study on low frequency oscillation should solve five questions.In addition to this,combining with the accomplishment in others fields,such as:control subject,Structural power subject,electronic technology etc,the paper is concerned about new thinking about anห้องสมุดไป่ตู้lytical methods and control policy for low frequency oscillation,such as:modal analysis method,synchronized phasor measurement technique,energy storage technique.
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。
电力系统低频振荡实时监测与控制新方法及工程应用
摘要随着我国电力工业的不断发展，西电东输、南北互供战略的实施，我国大区电网之间的互联已经进入规划和实施阶段。
随着系统规模的扩大，互联以及大型机组快速励磁系统的采用，电力系统的低频振荡问题也随之凸显，特别是通过交流输电线互联的系统，由于送电距离长，而联络线又相对较弱，很容易由此引发低频振荡，如果没有足够的阻尼，低频振荡发生后将长时间不能平息，以至于引起并联运行系统失步甚至解列。
近年来，低频振荡在广东电网中时有发生。
为对低频振荡实施有效的控制，一是需要快速检测出电网是否发生低频振荡；二是在电网发生低频振荡的情况下，需要快速辨识出低频振荡的特征参数以及最先发生功率振荡的时刻、相应的设备或线路，以便锁定振荡源。
目前应对低频振荡问题的技术和方法还不能够满足实际电网运行要求，有必要进一步开展相关研究。
论文围绕复杂大电网低频振荡在线辨识方法、可视化监测方法、扰动源定位方法、控制方法及工程应用等方面进行了系统研究，取得的主要成果如下：（1）提出了基于快速幂法子空间跟踪的低频振荡在线辨识方法。
采用基于PMU信号的归一化峰度和滑动窗技术来实时检测电网是否发生扰动，在有扰动的情况下应用快速幂法子空间跟踪算法对低频振荡进行在线辨识，利用归一化峰度来判定最先发生功率振荡的时间点，将此时间点与相应时间区间内的遥信变位信息相比较，以便锁定低频振荡的扰动源。
仿真测试以及实例分析的结果表明，这种基于扰动时间相关性分析的扰动源定位方法具有原理简单、计算快速、辨识可靠等优点。
（2）提出了基于不完全S变换的低频振荡可视化监测方法。
引入不完全S变换方法处理PMU数据并绘制二维时频图，供调度人员参考。
实例结果表明，该方法能够有效识别低频振荡的振荡模式个数及各模式对应的频率和起振时间，对电网调度人员进行低频振荡的实时监测大有帮助。
并将基于GPU的并行优化算法应用于S 变换中的FFT 及其逆变换的运算，大大提高了计算效率。
（3）提出了基于发电机组分群辨识的低频振荡扰动源定位及调度控制方法。
基于Prony的电力系统低频振荡分析
ｒ （ ｆ ，
（ ２ ） 用Ｓ Ｖ Ｄ ＿ Ｔ Ｓ Ｌ 算法确定矩阵 胁 的有效秩 以及 系数 ａ ｌ ， 赴， …， 岛的总体最 小二乘估计 。
（ ３）求多项式 的根 Ｚ， ，… ，
１ ＋口 ｌ ｚ 一 ＋。 ・ ’ ＋口 ｐ ｚ — ｐ＝ ０ （ ４）
主 导模 ￡ 频率
据 ，测量输入的估计值表示为下式 ：
上
０ ． ９ ６ ９ ５ ３ ８
６． １ ０ ２１
（ ， １ ） ＝ ∑ｂ ｉ ｚ ｉ ｎ ｒ ｉ ＝ ０ ， １ ， …， Ｎ— ｌ
（１ ）
６ ｆ ＝４ ｅ ｘ ｐ （ ｊ ￣ ）
表 ２ 发 电机功 角的 Ｐ ｒ ｏ ｎ ｙ 分析结果
Ｐ ｒ ｏ ｎ ｙ 分 析法能够在未知系统模型的情况下 ，通过分 电力系统振荡特 征 ， 但其算法 的准确性受 到多方 面的影响 ，特别是与其相关参数 的选择有很 大的关系 。 本文在 Ｐ ｒ ｏ ｎ ｙ 分析法 中采用信 号拟合 指标 选取最佳 阶数 ， 用测量 数
进行仿真 和模 式分析 ，结果表 明 了该方法的可行性和有效性 ，有 利于提取 重要振 荡模 式和实时辨识信 号。 【 关键 词】电力系统 低 频振 荡 Ｐ ｒ ｏ ｎ ｙ方法 中图分类号：Ｔ Ｍ７ １ ２ 文献标识码 ：Ｂ 文 章编号 ：１ ０ ０ ９ － ４ ０ ６ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２ ． １ ０ １ － ０ ２
ｒ （ ２ ， ０ ） ｒ （ ２ ， １ ） ｒ （ １ ， Ｐ ）
（ ２）
８ ８ ７
０ ． ０ ８ ２ ３ Ｏ ０１ ６ ３
．
１ ． ２ ５ ２ ７
ｒ （ ２ ， Ｐ ） ｒ （ ， ）
Ｏ ． ７ ５ ６ ３
电力系统低频振荡分析控制方法研究
风电机组驱动系统参数辨识_潘学萍
t tw
s Ed
Eq
0.512 4 0.479 9 0.018 0 0.003 1 0.053 5
0.000 8 0.051 2 0.530 7 0.009 9 0.488 2
0.000 1 0.002 1 0.007 1 1.017 5 0.022 7
(4)
2 风速激励下的系统动态
2.1 初值计算 以图 1 所示系统为例，风力发电机通过升压变 及输电线路并联于无穷大母线。元件参数见表 1。 根据受扰前所测得的发电机的稳态转速 r0 ， 由 t0 r0 1 s0 得风力机的初始转速以及初始滑 差 s0 ；根据受扰前测得的发电机功率 Pe0 可得初始
潘学萍，高远，金宇清，鞠平
（河海大学 能源与电气学院，江苏省 南京市 211100）
Parameter Identification of Drive System for Fixed-Speed Wind Power Generation Units
PAN Xueping, GAO Yuan, JIN Yuqing, JU Ping
第 37 卷 第 7 期 2013 年 7 月 文章编号：1000-3673（2013）07-1990-05
电 网 技 术 Power System Technology 中图分类号：TM 315 文献标志码：A
Vol. 37 No. 7 Jul. 2013 学科代码：470·4054
风电机组驱动系统参数辨识
0.764 8 j 3.109 6；3,4=6.901 8 j 25.472 5；5= 14.137 1。各状态量的参与因子见表 2。
Tab. 2
状态量
表 2 各状态量的参与因子 Participation factor of each state variable
电力系统低频振荡综述_徐千茹
电力与能源第３５卷第１期２０１４年２月电力系统低频振荡综述徐千茹１，文一宇２，张旭航３，朱 凯１，庄 凯２，黄 淼２（１．上海电力学院电气工程学院，上海 ２０００９０；２．国网重庆市电力公司电力科学研究院，重庆 ４０１１２３；３．国网上海市电力公司电力经济技术研究院，上海 ２００００２）摘 要：随着互联电网规模的扩大，高放大倍数快速励磁技术的广泛采用以及电力市场的逐步推进，低频振荡问题越发成为影响电力系统安全稳定和制约互联电网电能传输的重要因素。
通过对电力系统低频振荡问题的溯源，研究低频振荡的产生机理、分析方法和抑制方式等要素，认为在工程实践中不仅要从全局的角度协调参数的整定，而且要注意多种抑制方式的配合，并且对低频振荡问题未来的研究进行了探讨。
关键词：低频振荡；ＰＳＳ；高压直流输电；协调配合中图分类号：ＴＭ７１１ 文献标志码：Ａ 文章编号：２０９５－１２５６（２０１４）０１－００３８－０５Ａ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＯｓｃｉｌｌａｔｉｏｎＸｕＱｉａｎｒｕ１，Ｗｅｎ Ｙｉｙｕ２，Ｚｈａｎｇ Ｘｕｈａｎｇ３，Ｚｈｕ Ｋａｉ１，Ｚｈｕａｎｇ Ｋａｉ２，Ｈｕａｎｇ Ｍｉａｏ２（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣＭＥＰＣ，Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ ４０１１２３，Ｃｈｉｎａ３．Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｅｃｏｎｏｍｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＳＭＥＰＣ，Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００００２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ ｔｈｅ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ ａｄｏｐｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆａｓｔ ｅｘ－ｃｉｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｔｈｅ ｇｒａｄｕａｌ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｍａｒｋｅｔ，ｔｈｅ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ（ＬＦＯ）ｂｅ－ｃｏｍｅｓ ａ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｔｏｒ ｔｈａｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｓｅｃｕｒｉｔｙ ａｎｄ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ｌｉｍｉｔｓ ｐｏｗｅｒｔｒａｎｓｐｏｒｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｇｒｉｄｓ．Ｆｉｒｓｔ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｍｅａｎｓ ｏｆ ＬＦＯ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｒａｃｉｎｇ ｔｈｅ ＬＦＯ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｔｈｅｎ ｃｏｎｃｌｕｄｅ ｔｈａｔ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｏｒ－ｄｉｎａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｇｌｏｂｅ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｔｈｅ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｏｆ ｍｉｔｉｇａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｐａｉｄ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ；ＰＳＳ；ＨＶＤＣ；Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ０ 引言电力系统低频振荡是指在联络线上发生频率为０．１～２．５Ｈｚ之间的功率自发波动现象。
电力系统低频振荡-潘学萍
研究意义
潘学萍教授的研究成果为我 国电力系统的稳定运行提供 了重要的理论支撑和实践指
导。
该研究不仅提高了电力系统 的稳定性，减少了低频振荡 对电网的影响，同时也为我 国电力工业的可持续发展提
供了技术支持。
潘学萍教授的研究成果在国 际上产生了重要影响，为全 球电力系统低频振荡的研究 提供了有益的参考和借鉴。
优化调度策略
总结词
优化调度策略可以调整电力系统的运行方式，降低低频振荡的发生概率。
详细描述
调度策略的优化包括合理安排发电机的启停、调整负荷分布、优化无功补偿等。通过这些措施，可以调整电力系 统的运行状态，降低低频振荡的发生概率，提高电力系统的稳定性。调整电力系统的参数，有效抑制低频振荡。
电力系统低频振荡潘学萍
目 录
• 电力系统低频振荡概述 • 潘学萍教授的研究背景与贡献 • 电力系统低频振荡的抑制方法 • 潘学萍教授的低频振荡抑制方案 • 电力系统低频振荡的未来研究方向
01
CATALOGUE
电力系统低频振荡概述
定义与特点
定义
电力系统低频振荡是指系统中存在的 一种周期性变化的现象，通常发生在 远距离大容量传输过程中，由于系统 阻尼不足而引起的频率波动。
特点
低频振荡的频率一般在0.1-2.5Hz之间 ，振荡周期较长，一般为几秒至几十 秒。它会导致系统中的电压和电流波 动，影响电力系统的稳定运行。
产生原因
系统结构不合理
电力系统中存在弱联络、弱支撑等结构问题，导致系统稳定性下 降，容易引发低频振荡。
外部干扰
如雷击、短路故障等外部干扰因素也可能引发低频振荡。
详细描述
附加控制器包括相位偏移控制器、阻尼控制器等，可以对电力系统的控制进行补充和完 善。采用附加控制器可以减小低频振荡的幅度、提高电力系统的阻尼比，从而提高电力
SSI方法辨识类噪声数据的振荡模式
三、SSI方法
• 概念：随机子空间（SSI）方法是近年来发 展的一种系统辨识方法，可以有效地从环境 激励的结构响应中获取振荡信息。该方法在 算法上的优势为：人为确定参数少，唯一需 要确定的是系统的阶次；不涉及迭代问题， 无须考虑收敛与否 • 分类：基于协方差驱动的SSI和基于数据驱 动的SSI
响应时 程信号
结论与展望
结论： ❶算例表明SSI算法可以对低频弱阻尼信号进行 准确辨识,并进一步用四机两区域系统验证，证 明了该算法的有效性； ❷运用FFT算法分析二、四阶系统，并进行结果 比较，得出SSI算法更准确。 展望： ❶SSI辨识的对象都为平稳随机信号，对非平稳 随机类噪声信号的辨识是下一步需要研究的问题； ❷需要保证数据的完整性。
由响应构建 Hankle矩阵
Hankle 矩阵
输出协 方差序列
Toepliz 矩阵
奇异值 分解
（过去和未来）
数据缩减
（SVD）
U S V
特征值 分解
（EVD）
识别 模态 参数
基于协方差驱动SSI模态辨识图
响应 时程 信息
Hankle 矩阵
数据 缩减
QR分解
分解
正交投影
可观矩阵和 卡尔曼滤波 状态向量的 乘积
傅立叶变换
FFT和SSI分析数据比较
四阶系统 系统一 系统二 FFT f1 0.16 0.32 f2 0.03 0.30 f1 0.1592 0.3183 f2 0.0318 0.3024 SSI ������1 0.1010 0.0988 ������2 0.0199 0.0201
四机两区域电力系统仿真
100.66%
98.8%
四阶系统
设计两组算例： 第一组：特征根的实部相同，虚部 相差很大； 第二组：特征根的虚部相似，实部 相差很大。
电力系统低频振荡控制技术研究
未来，我们还将继续电力系统低频振荡控制技术的最新研究成果和发展趋势， 以便对该领域的相关问题开展更深入的研究。另外，我们也希望能够在更多的实 际电力系统中应用和验证所设计的低频振荡控制算法，为电力系统的安全稳定运 行提供更加可靠的技术保障。
参考内容
引言
随着电力系统的不断发展，系统规模不断扩大，电力系统低频振荡问题日益 突出。低频振荡是指电力系统在运行过程中，某些条件下出现的低频范围内的振 动现象，它会对电力系统稳定运行产生不利影响，严重时可能导致系统崩溃。因 此，研究电力系统低频振荡阻尼机理及控制策略具有重要意义。
技术原理
电力系统低频振荡的产生主要源于系统内部的不稳定动态行为。低频振荡的 影响主要体现在以下几个方面：一是可能导致系统稳定性的下降，甚至引发系统 崩溃；二是会对电力设备的正常运行产生不利影响，缩短设备使用寿命；三是可 能导致电能质量的下降，影响用户的正常用电。因此，低频振荡控制策略的设计 原则应致力于减小系统内部的功率波动、增强系统的稳定性、提高电能质量。
低频振荡阻尼机理
低频振荡阻尼机理是指系统自身或外部附加的控制装置所产生的阻尼力，能 够抑制低频振荡，使其逐渐消减。低频振荡的物理机制主要包括系统摆动、振荡 模式以及非线性效应等。数学模型则可以用线性或非线性微分方程来描述。影响 阻尼系数的因素有很多，如系统结构、运行条件、控制装置等。
控制策略研究
实验结果与分析
通过实验，我们发现，所设计的低频振荡控制算法能够在不同运行条件下有 效地抑制系统的低频振荡，控制效果明显。此外，算法的稳定性和鲁棒性也得到 了验证。具体而言，控制算法在以下方面取得了显著成果：
1、在系统不同运行状态下，控制算法均能快速响应并减小系统内部的功率 波动，提高系统的稳定性。
电力系统低频振荡潘学萍精品文档
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
xuy
泰勒展开
忽略高阶项
U 可逆
x f (x)
xAxH.O. .T
x Ax
y u1AuΛy
y it u T ix 0 e it y i0 e it
x i t u i 1 y 1 0 e 1 t u i 2 y 2 0 e 2 t u iy n 0 e n t
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
• 正规形方法
泰勒展开 x f (x)
x
Ax
1 2
xTH 1x xTHnx
H.O.T.
忽略2阶及 以上高阶项
x
Ax
1 2
xT
H1x
xT Hnx
xuy U 可逆
y Λy F 2Y
yzh2(z)
忽略3阶及
z Λ zO 3
z Λz
当不存在2
以上高阶项
次谐振时
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
zj jzj
yj t
zj0ejt
n
n
h2k j z lk0zl0ek lt
k 1l 1
x itnu iz jj0 e jtnu i j n nh 2 k jz lk0 zl0 e k lt
电力系统低频振荡潘学萍 42页
潘学萍，2011年9月30日
• 扰动1
(a)东北－华北
(b)华北－华中
(c)川渝－华中
(c)山东－华北
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
• 扰动2
(a)东北－华北
(b)华北－华中
(c)川渝－华中
(c)山东－华北
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
1、绪论 2、低频振荡机理 3、电力系统低频振荡分析方法 4、振荡监控系统
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
• 正规形方法
泰勒展开 x f (x)
x
Ax
1 2
xTH 1x xTHnx
H.O.T.
忽略2阶及 以上高阶项
x
Ax
1 2
xT
H1x
xT Hnx
xuy U 可逆
y Λy F 2Y
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
电力系统的动态行为
电力系统的动态模式
非振荡型失稳模式 振荡型稳定模式 振荡型失稳模式
2000-10-9
潘学萍，2011年9月30日
稳定
振荡型稳定 非振荡型稳定
j
不稳定
j
r+ j
振荡型失稳
1
等幅振荡
j
r j
非振荡型失稳
图3-1 特征值的类型与系统的动态模式
y Λ y F 2Y H.O 设解.T 对初.值连续可微
y1 j j y1 j
y 2
j
电力系统低频振荡的产生原因及危害性
电力系统低频振荡的产生原因及危害性(图文)2010-10-23 10:28:14 互联网浏览： 1111 发布评论(0)介绍电力系统低频振荡的产生原因及危害性、PSS的基本原理、参数、作用及现场试验过程，并对实验结果进行探讨。
关键词：低频振荡励磁调节器电力系统稳定器(PSS)1 前言天津大唐盘山发电有限责任公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂，它同原有天津国华盘山发电有限责任公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点，经三条500KV线路向系统送电，地处京津唐负荷中心，对电网稳定起着重要的支撑作用。
作为京津唐电网最大的发电机组，其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。
根据国家十五计划实现全国联网的要求，华北电网规定，新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行，为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。
应国家电力调度中心要求，2003年6月18日，在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。
2 低频振荡产生原因分析及危害性电力系统低频振荡在国内外均有发生，通常出现在远距离、重负荷输电线路上，或者互联系统的弱联络线上，在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。
随着电力电子技术的快速发展，快速励磁调节器的时间常数大为减少，这有效地改善了电压调节特性，提高了系统的暂态稳定水平。
但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值，抵消了系统本身所固有的正阻尼，使系统的总阻尼减少或成为负值，以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息，甚至导致自发的低频振荡，低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。
(风险管理世界-) 低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列，严重威胁电力系统的稳定。
解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。
3 PSS原理及其作用为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应，人们对传统励磁系统进行了改进。
第三章 电力系统低频振荡
n ,max*
K max 1 0.05 (p.u.) (p.u.) TJ min 0.2 6 314
n ,max B n ,max* 314 0.05(rad / s)
对于 50 Hz 系统相应的
f n ,max
n ,max f B 0.05 2.5( Hz ) 2
TJ
，化
p 2 n p n 0
2 2
n
荡角频率；
K TJ 为自然振荡角频率，即阻尼为零时系统的振
不小于 0.1～0系统中希望低频振荡阻尼比
§3-2 低频振荡的机理
1、发电机采用经典二阶模型
讨论3‐2
从而： p1,2 ( j 1 2 )n j 其中： 2 2 n 2 2 n 或
加转子电压方程 dE q E qe Td 0 Eq dt
构成三阶模型，在工作点附近线性化，并考虑强制空载电 势与发电机端电压的关系 Eqe K E U t ，可得线性化 状态方程 其中有中间变量： Pe (Pm Pe D ) / TJ Eq ' ' E ( K U E ) / T E t q d0 q U t
j
( D 2 4TJ K )
n ，振荡角频率 相对自然振荡角频率 n 有
一定变化，但变化不大。
D 为衰减系数，若 0 ，振荡为减幅振荡， 2TJ 系统稳定。
§3-2 低频振荡的机理
1、发电机采用经典二阶模型
讨论3‐1
若把特征方程 TJ p 2 Dp K 0 两边除以 为标准形式 ，则： D K 2 0 p 2 p 2TJ TJ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
• 分岔现象
非线性Hopf分岔或鞍点分岔引起。
• 超低频振荡
认为系统中出现的超低频振荡跟发电机调速器有关。
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
1、绪论
2、低频振荡机理
3、电力系统低频振荡分析方法 4、振荡监控系统
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
3.1 基于模型的解析方法
• 特征根方法
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
电力系统的动态行为 非振荡型失稳模式 电力系统的动态模式 振荡型稳定模式 振荡型失稳模式
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
j
稳定
不稳定
j
振荡型稳定 非振荡型稳定
r+ பைடு நூலகம்
振荡型失稳
等幅振荡
r j
非振荡型失稳
1
j
图3-1 特征值的类型与系统的动态模式
电力系统低频振荡 Power System low frequency oscillation
潘学萍
2011年9月30日
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
1、绪论
2、低频振荡机理
3、电力系统低频振荡分析方法 4、振荡监控系统
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
1.1 引言
1 2 3
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
f ( x) x
泰勒展开
Ax H.O.T. x
忽略高阶项
Ax x
x uy U 可逆
u 1 Au Λy y
i t yi t uT yi 0e it i x0e
xi t ui1 y1 0e 1t ui 2 y2 0e2t uin yn 0e nt
1 2
3
4
正阻尼
负阻尼
Oscillations damp out
电力系统低频振荡
Growing oscillations
潘学萍，2011年9月30日
1.2 大停电事故
世界范围内的大停电事故的发生：
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；
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
• 正规形方法
xT H1x 泰勒展开 忽略2阶及 1 f ( x) x Ax H.O .T x . 2 T 以上高阶项 x H n x x T H 1x 1 Ax x 2 T x H n x
潘学萍，2011年9月30日
2.1 低频振荡的机理
• 阻尼转矩不足
F. P. deMello, C. Concordia. Concepts of synchronous machine stability as affected by excitation control. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-88 316-329. Apr. 1969.
x uy U 可逆
Λy F2 Y y
y z h2(z )
当不存在2 次谐振时
Λz O3 z
忽略3阶及 以上高阶项
Λz z
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
j j z j z
y j t z j 0 e
jt
j h2 kl z k 0 z l 0 e k l t k 1 l 1 n n
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
• 强迫功率振荡
认为当系统中存在持续的周期功率扰动且扰动频率接近于系统的固有 频率时，会引起大幅度的功率波动，导致低频振荡的发生。
• 模态谐振
认为系统参数的微小变化会导致振荡特性接近的多个模式中的一个变 得不稳定，导致低频振荡。
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
xi t uij z j 0 e
j 1
n
jt
n n j uij h2 kl z k 0 zl 0 e k l t j 1 k 1 l 1
n
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
• 模态级数法
x T H1x 泰勒展开 1 f ( x) x Ax H.O .T x . 2 T x H n x
潘学萍，2011年9月30日
TVA Cumberland event
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
1.3 功角稳定性
小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
1、绪论
2、低频振荡机理
3、电力系统低频振荡分析方法 4、振荡监控系统
电力系统低频振荡
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
• 自参数（互参数）谐振
系统的一个自然模式作为周期性扰动作用于另一个自然模式的现象。
Tamura Y, Yorino N. Possibility of Auto- & Hetero-Parametric Resonance in Power Systems and Their Relationship with Longterm Dynamics. IEEE Trans on Power Systems, 1987, 2 (4): 890~896 Yorino N, Sasaki H, Tamura Y, et al. A Generalized Analysis Method of Auto-Parametric Resonance in Power Systems. IEEE Trans on Power Systems, 1989, 4 (3): 1057~1064
低频振荡事故：
电力系统低频振荡
潘学萍，2011年9月30日
August 10, 1996 WECC blackout
Northwest
COI lines
California
Negative damping Growing 0.24 Hz oscillations
Inter-area mode
电力系统低频振荡