低频振荡基本介绍

可知： K3总为正；K4与运行工况有关，一般条件下K4为正。
3 低频振荡数学模型的建立
发电机端电压的动态线性化方程：
U K K E ' 5 6 q G ' UX d U qG 0 UX qU dG 0 sin 0 cos 0 K 5 ' U G 0 X q X e U G0 X d X e U qG 0 X e K 6 ' U X G0 d Xe
3 低频振荡数学模型的建立
3.1单机无穷大系统的K1~K6小扰动模型
发电机电磁转矩的动态线性化方程：
' M K K E e 1 2 q ' Xq Xd U cos 0 K I U sin EQ 0 1 q0 0 Xd Xe Xq Xe X Xe K2 q Iq0 ' Xd Xe
' q
M m
+
K1
_

' Me K1 K2Eq
_
1 sT
j
0 /s
K4
_

' UG K5 K6Eq
K2
Eq
K3 1 K 3T 'dos

_
U REF
+ 励磁系统
K5

U G
_
Ede

+ +
K6
Baidu Nhomakorabea
3 低频振荡数学模型的建立
考虑阻尼转矩由此构建的K1~K6模型：




可知：K5、K6与运行工况有关 。 K6总为正 。 在发电机负荷较小时， K5 为正；在负荷较大时，因 δ增 大，K5为负。
3 低频振荡数学模型的建立
由此构建的K1~K6模型：
M m M e TJ s 0 s
K3 K3 K 4 E Ede ' ' 1 K3Td 0 s 1 K3Td 0 s
同步转矩——维持发电机同步运行 阻尼转矩——总是阻止发电机转子偏离同步速 度。 阻尼转矩包括：发电机的机械阻尼转矩、电气 阻尼转矩、阻尼绕组的阻尼转矩、PSS的阻尼转 矩。 （1）机械阻尼转矩：
TD.m D( 1) D
4 电力系统低频振荡产生机理
（2）阻尼绕组的阻尼转矩 阻尼绕组的阻尼可以考虑在D中，或考虑在发电 机模型中。 （3）发电机的电气阻尼转矩 近似计算 假设励磁系统是一个高放大倍数、快速控制系统 ，其传递函数为：
Ge ( s ) KA KA 1 sT A
4 电力系统低频振荡产生机理
K2 K5 K A Te 2 K 6 K A sTd0
发电机的电磁转矩：
（4-1）
K 2 K5 K A Te ( K1 ) K 6 K A jTd0
K e De
K 2 K 5 K ATd0 发电机的电气阻尼系数 De ( K 6 K A ) 2 (Td0 ) 2
可知：系数K1、K2与发电机的参数、初始运行、系统联系的强弱 （X的大小）等有关。一般运行条件下 K1、K2为正。
3 低频振荡数学模型的建立
发电机电磁转矩的动态线性化方程：
K3 K3K4 ' E q 1 K T ' s E de 1 K T ' s 3 d0 3 d0 ' K 3 X d X e / X d X e K U sin X X ' / X ' X 0 d d d e 4
K1
Mm
+
1 M TJ s
D

s
0

K5

K2
K4
Eq

K3 1+K3Td0 s

K6
不计励磁调节 时，无此部分
UREF
PSS
Ede系统 UG + +
+ 励磁
+

或 P=PmPe
4 电力系统低频振荡产生机理
(1)负阻尼机理: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。 (2)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 (3)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。 其中，应用最多的是负阻尼机理。
4 电力系统低频振荡产生机理
1
2 3 4 3
1 2
正阻尼 Oscillations damp out
负阻尼
Growing oscillations
4 电力系统低频振荡产生机理
当今电力系统发生低频振荡问题大多是由阻尼不足引起的，而系统阻 尼与系统本身结构有关系。进一步研究K 5 对发电机总阻尼转矩的具 体影响
讲座内容
1 低频振荡 2 汽轮机调节原理 3 风力发电 4 电力系统调频 5 风电参与调频的研究现状 6 下一步规划
1 低频振荡
基本定义:
在电力互联系统中，发电机经输电线路并列运行时， 在扰动的作用下，会发生发电机转子间的相对摇摆，表 现在输电线路上就会出现功率波动。当暂态扰动消失后，
发电机转子间的摇摆平息得很慢甚至持续增大，以致破 坏了互联系统之间的静态稳定，最终将使互联系统解列。
同时由于这种持续振荡的频率很低，一般在0.1～2.5Hz 之间，故称为低频振荡
1 低频振荡
图2-3 500kv丰万一线有功功率第一次振荡PMU 录波图
2 电力系统低频振荡基本概念
电力系统低频振荡分类：
局部振荡模式(Local Modes)，它涉及同一电厂内的发电 机(或电气距离很近的几个发电厂的发电机)与系统内的其 余发电机之间的振荡，振荡频率约为0.8―2.5Hz。或称厂 内型低频振荡。 区域间振荡模式(Inter-area Modes），它涉及系统的一部 分机群相对于另一部分机群的振荡，由于各区域的等值发 电机具有很大的惯性常数，因此这种模式的振荡频率要比 局部模式低，频率范围约为0.1－0.8Hz，或称互联型低频 振荡 。 此外，也有将在同一地区的不同电厂之间的振荡频率在 1Hz左右的低频振荡简称为地区型低频振荡。