电力系统低频振荡原理及抑制措施
电力系统低频振荡的源头识别及抑制
电力系统低频振荡的源头识别及抑制一、概述电力系统低频振荡是电力系统中一个常见的问题，会严重影响电力系统的稳定运行。
在电力系统中，低频振荡大多数都是由电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用引起的。
因此，准确地识别低频振荡的源头是电力系统治理的重要一环。
这篇文章将介绍电力系统低频振荡的源头识别及抑制方法。
二、电力系统低频振荡的概述电力系统低频振荡指的是电力系统中的频率在0.1Hz到1Hz范围内的振荡。
低频振荡会使电力系统中的负载和发电机之间的功率流动不稳定，最终导致电力系统失稳。
通常电力系统低频振荡会在发电机、输电线路、变电站和用户负载之间发生。
三、电力系统低频振荡的源头首先，电力系统中的低频振荡可能由多个因素引起，例如负载变化、容量调整、运营策略等。
然而，电力系统的调节系统和功率系统之间的相互作用是低频振荡的主要源头。
调节系统和功率系统之间的相互作用是指在电力系统中，调节系统监测电力系统中的电压和频率，并通过控制功率系统来保持稳定。
然而，当电力系统中的功率系统的行为与预期不符，调节系统就会试图纠正这种情况，这使得系统变得不稳定，从而导致低频振荡。
四、电力系统低频振荡的识别方法四.a 记录数据为了识别低频振荡，可以使用功率系统工具来记录数据。
其中一种工具是称为振荡解析程序的计算机程序。
这种程序可以发现低频振荡，并记录下电力系统中不同点之间的相对相位。
四.b 使用频率扫描另一种识别低频振荡的方法是使用频率扫描技术。
该技术使用一些工具将扫描信号输送到电力系统中的几个位置，以确定振荡频率和幅度。
使用该方法可以确定出低频振荡的源头。
五、电力系统低频振荡的抑制方法五.a 激励控制一种常见的低频振荡抑制方法是使用激励控制。
激励控制是指在调节系统中添加人工信号，以抑制低频振荡。
这种方法可以调节因子并纠正电力系统中可能导致低频振荡的行为。
五.b 阻尼控制另一种常见的低频振荡抑制方法是使用阻尼控制。
阻尼控制是指在电力系统中的调节器中添加阻尼控制器，在调节器中添加人工阻尼，以抑制振荡。
电力系统低频振荡分析与抑制
由于在特定情况下系统提供的负阻尼作用抵消了系统电机、励磁绕组和机械等所产生的正阻尼，在欠阻尼的情况下扰动将逐渐被放大，从而引起系统功率的振荡。
还有一种比拟特殊的欠阻尼情况，假设系统阻尼为零或者较小，那么由于扰动的影响，出现不平衡转矩，使得系统的解为一等幅振荡形式，当扰动的频率和系统固有频率相等或接近时，这一响应就会因共振而被放大，从而引起共振型的低频振荡。
这种低频振荡具有起振快、起振后保持同步的等幅振荡和失去振荡源后振荡很快衰减等特点，是一种值得注意的振荡产生机理。
2、模态谐振机理电力系统的线性与模态性质随系统参数的变化而变化，当两个或多个阻尼振荡模态变化至接近或相同状态，以至相互影响，导致其中一个模态变得不稳定，假设此时系统线性化模型是非对角化的，就称之为强谐振状态;反之为弱谐振状态。
强谐振状态是导致发生低频振荡的先导因素。
当出现或接近强谐振状态时，系统模态变得非常敏感，反响在复平面上，随着参数变化，特征值迅速移动，变化接近，这样，对于频率接近的系统特征值在强谐振之后，阻尼很快变得不同，其中一个特征值穿过虚轴，从而引起振荡。
3、发电机的电磁惯性引起的低频振荡由于发电机励磁绕组具有电感，那么由励磁电压在励磁绕组中产生的励磁电流将是一个比它滞后的励磁电流强迫分量，这种滞后将产生一个滞后的控制，而这种滞后的控制在一定条件下将引起振荡。
而且由于发电机的转速变化，引起了电磁力矩变化与电气回路藕合产生机电振荡，其频率为0.2-2 Hz。
4、过于灵敏的励磁调节引起低频振荡为了提高系统稳定，在电力系统中广泛采用了数字式、高增益、强励磁倍数的快速励磁系统，使励磁系统的时间常数大大减小。
这些快速励磁系统可以对系统运行变化快速作出反响，从而对其进行灵敏快速的调节控制，从控制方面来看，过于灵敏的调节，会对较小的扰动做出过大的反响，这些过大的反响将对系统进行超出要求的调节，这种调节又对系统产生进一步的扰动，如此循环，必将导致系统的振荡。
互联电力系统的低频振荡及抑制措施
内容
1、低频振荡的基本概念 2、分析低频振荡的数学模型 3、产生低频振荡的主要原因 4、低频振荡的抑制方法 5、PSS参数及意义 PSS参数及意义 6、 如何实现PSS提供附加正阻尼？ 如何实现PSS提供附加正阻尼 提供附加正阻尼？ 7、 PSS参数的设计方法 PSS参数的设计方法 8、 算例（大朝山电站） 算例（大朝山电站） 9、多机系统低频振荡的分析方法 10、目前PSS运行中存在的问题 10、目前PSS运行中存在的问题
d
ɺ E′ − X qIq ɺ UG
X 1 sin δ （2-4） R1 cos δ
δ
∆I d Yd Fd ′ = ∆E q + ∆δ ∆I q Yq Fq
Fd U − R 2 = F Z e2 X 2 q X 1 cos δ R 1 sin δ
:57
:59
time / s
49:01 time / s
:03
:05
:07
:09
图1-1 2003年11月5日 年 月 日 湖北斗笠变电站低频振荡的有功曲线和电压曲线 (0.28Hz)
6
电压 (kV)
电流 (A)
图1-2
2003年3月7日 罗马线低频振荡电压和有功曲线 0.375Hz 7 年 月 日 罗马线低频振荡电压和有功曲线( )
G
I
UG
Z=R+jX
U
ɺ U G = U Gd + jU Gq ɺ U = U (sinδ + j cosδ )
由图2-1， 由图 ，有
ɺ I = I d + jI q
电网低频振荡现场处置方案
电网低频振荡现场处置方案电网低频振荡是电力系统稳定性的一种常见故障。
其表现为电力系统中发生频率为0.1到1Hz之间的低频振荡现象，会对电力系统带来影响，进而危及电网的稳定运行。
因此，在低频振荡发生时，必须采取相应的应急处置措施，以保障电力系统的稳定运行。
故障原因与特征电网低频振荡的本质是由于系统的负荷变化引起的电力系统动态稳定性问题。
其主要原因包括负荷突变、抽水蓄能机组失效、输电线路烧毁、逆变器故障等。
一旦低频振荡发生，其特点包括波形半周期增幅较大、持续时间长、频率变化缓慢，且有可能伴随高频振荡等现象。
现场处置方案第一步：急停发电机组一旦发生低频振荡，首先要立即采取措施，急停发电机组。
经实践验证，急停发电机组能够有效减小电力系统中的不稳定因素，避免振荡现象进一步加剧。
具体操作包括：1.手动关闭发电机组断路器，保障发电机组不再向电网输入负荷；2.停止调速器控制，保障发电机组不再调节电网电压和频率；3.减缓发电机组旋转速度，将其逐渐降至静止状态。
第二步：减少负荷在急停发电机组之后，应该立即减少负荷，以减小电力系统的负荷变化，从而尽可能减少低频振荡的影响。
具体操作包括：1.手动关闭负荷断路器，依次将电网中的载荷逐个切断；2.对于无法切断负荷的情况，应该及时启动备用电源，并通过负荷转移等方式减少负荷。
第三步：加固电网硬件设施在减少负荷之后，应该加固电网硬件设施，以保障电力系统的稳定运行。
具体操作包括：1.对电力系统逐一进行巡视和检查，发现电线松动、绝缘子破损等情况应该立即修理；2.对于输电线路烧毁等情况，应该先进行临时补救措施，避免低频振荡加剧；3.加强对电力系统的监测和预警机制，及时发现低频振荡的迹象，避免事故的发生。
总结电网低频振荡是电力系统常见的稳定性故障，发生时必须采取相应的应急措施。
具体的处置方案包括：急停发电机组、减少负荷、加固电网硬件设施等措施，以保障电力系统的正常运行。
同时，我们应该加强对电力系统的预警和监测，提高电力系统的运行安全性，避免低频振荡事故的发生。
汽轮机组参与电力系统低频振荡的机理与抑制措施
0 引言电力系统低频振荡(low frequencyoscillation，LFO)是电力系统在受到干扰的情况下发生的一种功角稳定性问题，通常表现为有功功率的等幅或衰减振荡，功角也同频率振荡，如振荡幅值不断增加，将会导致电力系统的崩溃。
1964年，美国西北电网与西南电网联合试运行时，在其联络线上发生了频率为0.1Hz的持续功率振荡；1984年，我国广东电网与香港电网联合运行时也出现了低频振荡[1]。
随着电力系统网架结构的不断演化，大规模远距离输电、高增益快速励磁等新技术得到广泛应用，我国电力系统低频振荡事件已多次发生，目前采取的主要应对措施是给每台机组安装电力系统稳定器（power systemstabilizer, PSS）。
然而，近年来国内多台机组在PSS正常投用的情况下，仍然发生了低频振荡事故。
据南方电网的初步统计[2]，2008年到2012年间发生的15次电力系统低频振荡事件中，只有7次与电网弱阻尼、PSS或励磁系统故障有关，而原动机自身缺陷导致的低频振荡却占了8次，其中多台大型汽轮发电机组的缺陷诱发了这些低频振荡现象。
之前的一般观点认为，与电力系统相比，汽轮机及其调速系统反应较慢，难以诱发电力系统的低频振荡，但对数起低频振荡现象分析结果表明，汽轮机组参与甚至主导了这些低频振荡现象，这与汽轮机数字电液控制系统（DEH）调节速度增快密切相关[3]。
实践表明，通过对机组运行状态或控制参数的调整就可以避免或快速平息部分电力系统低频振荡，但这些措施没有引起足够的重视。
本文结合当前研究成果，从机理与抑制等方面阐述汽轮机组对低频振荡的影响，为从发电厂侧抑制电力系统低频振荡提供参考。
1 低频振荡的分类根据振荡的周期不同，电力系统低频振荡可分为低频振荡和超低频振荡，前者频率一般在0.2～2.5Hz之间，超低频振荡频率一般在0.1Hz以下，由原动机调速系统在调节过程中向电网引入的超低频振荡也被称为频率模态[4]，它由调速系统自身动态特性决定，其阻尼比受调速系统PID参数影响较大。
电力系统低频振荡机理及抑制措施
摘要 ：大型互联 电 网往往 容 易受到低频 振 荡的威 胁 。本 文从 低 频振 荡 的机理 、抑 制方 法 、新的发展 方向
三 个方 面较 为全 面 的 阐述 了电力 系统低 频振 荡 ，对 电力 系统低频 振 荡产 生的原 因及 控制措 施 进行 了较全
面 的概 括 、 总 结 。
关键 词 ：电力 系统
种模式 的振荡频率一般在 ０ １ １Ｈ 之间。局部 ． ～ ｚ 模式 一般 表现 为一 个 发 电厂 内 的机 组 与 系 统 中其 他机组 之 间 的摇 摆 ，其振 荡频 率一 般在 １ ３Ｈ ～ ｚ。 目前 ，低频 振荡 在各 国电力系 统 中普 遍 出现 ， 如 １９ ９２年美 国 Ｒ ｓ 的 电力 系 统 由 于一 个 故 障 ｕｈ岛 削弱 了网络 的连 接 ，从 而 在 事 故 后发 生 了局 部 模 式 的低 频振荡 ；１９ ９６年美 国 ＷＳ Ｃ系 统 由于事 故 Ｃ 引发 的 ０ ２ ｚ区域 间模 式 的低 频 振 荡 直 接 导 致 ．３Ｈ 了全 系统 的解 列 ；２０ ００年 ８月 ＷＳ Ｃ系统 再 次 发 Ｃ 生 了类 似 的低 频振 荡 。
低频 振 荡 机 理
抑 制
中 图分 类号 ：Ｔ ７ Ｍ３
文献标 识码 ：Ｂ
文章编 号 ：１ ０ ７ ４ （ ０ ０ ５－ ０ ５—０ ０ ６— ３ ５ ２ １ ）０ ０ ３ ２
１ 前 言
电力 系统 低 频 振荡 通 常 表 现 为系 统 中发 电机 问的功 角 、联 络 线 上 的潮 流 、节 点 的 电压 等 发 生 等 幅或增 幅形 式 的振 荡 ，振 荡 频 率 一 般 在 ０ １～ ． ３ ｚ 间 。低 频 振 荡 按 照 振 荡 形 式 与 机 理 的不 同 Ｈ 之 又 可 以划 分为两 种 模式 ：区域 问模 式及 局部 模式 。
电力系统低频振荡原理及抑制措施
低 频振 荡情 况 下附加 电磁 转矩 ，可得 公
∑ ＝ ∑
补的两机系统 。
㈤
式 （ １ ｉ ）。
ｄｔ ＝ 一 （１ １）
以上公 式将 参与 振荡 的发 电机 简化 为互 机组 的低频振荡频率近似满足公式 （ ７ ）。 其 中： ＝ 。 ＋ △
此 时 发 电机 蕴含 能量 为 转子 动能和 磁场
能，可 认为恒 定，用公式 （ ２ ）表示 。
地 ＋ 。 ＝Ｇ （ ２ ）
本地 振荡 模式 实 际上属 于联 络线 振荡 模 是：发 电机励磁系统 的调节作用产生 一种 电磁
式的一种 ，也可等效为两机系 统：低 频振荡的 机 组 Ａ为 一组 ，电 网中其他 参 与互补 振荡 的 机 组 等效为 另一 组，机组 Ａ转 动 惯量为 Ｍ， 另一机组转动惯量为 Ｎ，由于 Ｍ＜ ＜ Ｎ，则本机 的震荡频 率可用公式 （ ８ ）计算。
３ ． ２ 励 磁 系统 对 发 电机 稳 定 性 的 影 响
ｆ ＝ ＝ Ｃ
｛
：
＝ × ｃ ｏ ｏ
厂 ： ＋ 士
（ １ ）
√ 勋 ｃ 。 ｓ
∑ ∑
…
励磁 系统 电力 系统 低频振 荡发 生 的原 因 力矩，该力矩可被分解成阻尼力矩分量和 同步 力矩分量 ，与发 电机组转速变化 同方 向的分 量 是正阻尼力矩分量，与发 电机组转速变化反 方 向的分量是负阻尼力矩分量 。在一定 的电力系 统运行条件下励磁系统产生 的阻尼力矩分量 与 转速变化反方 向，因而是负阻尼力矩分量 ；当 励 磁系统的负阻尼分量超过发 电机 的固有正 阻
Ｐ ｏ ｗｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ ・ 电力 电子
电力系统小干扰稳定性分析低频振荡
03
数学模型还包括系统的状态方 程、控制方程和约束条件等， 以全面描述电力系统的动态行 为。
小干扰稳定性分析的数值计算方法
01
数值计算方法是进行小干扰稳定性分 析的重要手段，通过数值计算可以求 解出系统的稳定性和动态行为。
02
常见的数值计算方法包括特征值分析 法、频域分析法和时域仿真法等。
03
特征值分析法可以求解出系统的特征 值和特征向量，进而判断系统的稳定 性；频域分析法可以通过频率响应曲 线和稳定性边界的确定来评估系统的 稳定性；时域仿真法可以模拟系统的 动态行为，通过观察系统的响应曲线 和状态变量的变化情况来评估系统的 稳定性。
THANKS
感谢观看
REPORTING
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案例二：某大型发电厂的小干扰稳定性分析
总结词
该发电厂单机容量大，转动惯量较小，对小干扰的响应较为敏感。
详细描述
该大型发电厂单机容量较大，转动惯量较小，因此在小干扰下容易发生低频振荡。为了确保发电厂的稳定运行， 需要进行小干扰稳定性分析，评估其对小干扰的响应特性。通过分析，可以采取适当的控制策略和优化措施，提 高发电厂的稳定性和可靠性。
电力系统小干扰稳定 性分析低频振荡
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REPORTING
• 引言 • 低频振荡的基本原理 • 电力系统小干扰稳定性分析方法 • 电力系统小干扰稳定性分析案例 • 电力系统低频振荡的抑制措施 • 结论与展望
目录
PART 01
引言
REPORTING
WENKU DESIGN
机制。
输标02入题
针对现有控制策略和优化方法的不足和局限性，可以 开展更深入的研究和创新，提出更加有效和实用的解 决方案。
电力系统低频振荡分析与抑制研究
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电力系统低频振荡的机理分析及控制方法
线路 上使 用 Ｆ ＡＣ Ｔ Ｓ装置 、ＨＶＤＣ等 电力 设备 快速 的控制 性 能提供 附加控 制 。Ｆ ＡＣ Ｔ Ｓ装置 使采用 电子 设备和控制器来 提高 电力系统 的功 率输送 和稳定性 ，对输 电系统调节方便 灵活， 并且 安装方便 ，但使用成 本较高 ，装备 适应性 不够 强，易受到输入信 号和安装地 点的影响 。 电力 系统稳定器在发 电系统中应用较 多，其结 构性 简单，适应性 强，但 只对特定振 荡频率抑
频 率 与 输 入 信 号 或扰 动 信 号 间具 有 某 种 特 定 关
发 电、输 电的经济性 ，同时 也引发了 电力
￡ 稳 定 性 下 降 ， 出 现 低 频 振 荡 的情 况 越 来 越
低频振 荡能够引发重大停 电事故，必须 引 ｝ 视 。因此 ，厘清 电力系统低 频振 荡产生 的
邑 力系统 低频振荡机理
电力 系统 在 正常 运行 时功 率 稳定 ，不会 ： 低频振荡 ，当系统 出现扰动时 ，其频率会 小范围 的波动 ，这种 波动称为低频振 荡。 振荡根据作用 范围和频率大小差别可 以分 部振荡和 区域振 荡。其中 ，局部振 荡一般 ： 在一定范 围内一台电机或几 台电机 之间， 频率相 对较 高，通 常在 ０ ． ７ ～ ２ ． ５之 间。区
，
电力 系统 低频 振 荡 的影 响因 素归 根结 底 在 于系 统本身和干扰源 ，系统原 因主要表 现在 系 统结构、运行模式 、系统参数 、系 统负荷等 。 电力系统的发 电机 台数与系统结构影 响低 频振 荡的频率 ，通过弱连 接传输互联 的电网间容易 出现低频振荡 ；由于励磁系统追求 快速性 ，致 使 励磁系统时 间常数减 小， 使得 系统阻尼下降 ， 系统发生低频振 荡的概率大增 ：当电力系统受 到扰动时 ，恒 电流和恒阻抗负荷 的模型更加容
浅谈电力系统低频振荡的产生机理分析方法及抑制措施
2. 1. 4 低频振荡的自激分析法
自激分析法的基本思想是在被研究的 n机电力
系统中任选一机作为自激机将系统的其余部分进行等效 ,这样就得到
一个等效的“二阶 ”系统 , 从而可以通过迭代求解的
方法比较容易地求出此“二阶 ”系统的特征根 [16 ] 。
自激法可以有效地解决电力系统的“维数灾 ”问题 ,
但其收敛性相对 SMA 法要差 ,而且在多机系统中的
一个模式同时和几台机强相关时 ,并在这几台机作
为自激机时 ,会由于都收敛于这一模式而产生丢根
现象 ;另外 ,若多机系统的一台机和几个机电模式相
关 ,则用此机做自激机时 ,只能收敛到其中一个强相
关模式 ,此时也会导致结果失去完整性 。
2. 2 基于非线性动态方程的分歧理论分析法和时
低频振荡的自激分析法自激分析法的基本思想是在被研究的机电力系统中任选一机作为自激机将其状态变量作为保留变量而将系统的其余部分进行等效这样就得到一个等效的二阶系统从而可以通过迭代求解的方法比较容易地求出此二阶系统的特征根自激法可以有效地解决电力系统的维数灾问题但其收敛性相对法要差而且在多机系统中的一个模式同时和几台机强相关时并在这几台机作为自激机时会由于都收敛于这一模式而产生丢根现象
文献 [ 16 ]中还介绍了改进 SMA 法 ,其基本思 想如下 : (1)先形成降阶系统 X = A r ( p) Xr, 则其特 征值 λ和特征向量 u 应满足等式 [λI - A r (λ) ] u = 0; ( 2)将 A r (λ)在 λ =λ( j) 处按泰勒级数形式展开 , 则可得 :
电力系统低频振荡的原因及抑制方法分析
电力系统低频振荡的原因及抑制方法分析电力系统低频振荡的原因及抑制方法分析随着电力系统低频振荡对系统稳定性危害的逐渐显现，对系统低频振荡的分析越来越受到关注，本文分析了系统低频振荡产生的原因，比拟了常见的抑制低频振荡的措施，比照了优缺点，对柔性交流输电系统技术在抑制低频振荡中的应用进行展望。
【关键词】低频振荡抑制措施电力系统电力系统联网开展初期，发电厂同步发电机联系较为紧密，阻尼绕组会产生足够大的阻尼，抑制振荡开展，低频振荡在那时少有产生。
随着电网规模互联的不断扩大，出现了大型电力系统之间的互联，电力系统联系因而变得越来越密切，世界许多地区电网都发现了0.2Hz至2.5Hz范围内的低频振荡，低频振荡问题逐渐受到业内关注。
电力系统低频振荡一旦发生，如果没有及时抑制，将会导致电网不稳定乃至解列，严重威胁电力系统的稳定平安运行，甚至诱发联锁事故，造成严重后果。
1 低频振荡产生的原因1.1 负阻尼导致低频振荡有文献记载了运用阻尼转矩的方法，针对单机无穷大系统分析低频振荡的原因，最主要的原因是系统中产生负阻尼因素，从而抵消系统自有的正阻尼性，导致系统的总阻尼很小甚至为负值。
如果系统阻尼很小，在受到扰动后，系统中功率振荡始终难以平息，就会造成等幅或减幅的低频振荡。
如果系统阻尼为负值，在受到扰动后，低频振荡会不断积累增加，影响系统稳定。
1.2 发电机电磁惯性导致低频振荡电力系统中励磁控制是通过调整励磁电压来改变励磁电流，从而到达调整发电机运行工况的目的。
控制励磁电流就是在调整气隙合成磁场，它使得发电机机端的电压调整为所需值，同时也调整了电磁转矩。
故改变励磁电流大小便可以调整电磁转矩和机端电压。
在励磁自动控制时，因发电机励磁绕组有电感，励磁电流比励磁电压滞后，故会产生一个滞后的控制，滞后的控制在一定因素下会引起系统低频振荡。
1.3 电力系统非线性奇异现象导致低频振荡依据小扰动分析法，系统的特征根中有一个零根或一对虚根时，系统处在稳定边界；系统的特征根都为负实部时，系统处于稳定的；系统特征根中有一对正实部的复数或一个正实数时，系统处于不稳定。
电力系统低频振荡分析与抑制技术研究
电力系统低频振荡分析与抑制技术研究引言电力系统的稳定运行对保障社会经济发展起着至关重要的作用。
然而，在实际运行中，电力系统可能会出现低频振荡现象，对系统的可靠性和稳定性带来威胁。
因此，对电力系统低频振荡进行深入分析与抑制技术研究具有重要意义。
一、低频振荡的原因分析低频振荡通常是由于电力系统中存在的失稳因素引起的。
这些因素包括机械振荡、电气振荡、负载变化、系统失衡等。
1. 机械振荡机械振荡是电力系统低频振荡的主要原因之一。
当发电机组和负荷系统之间出现机械共振或不适当的机械耦合时，容易引发低频振荡。
2. 电气振荡电气振荡是电力系统低频振荡的另一个重要原因。
电力系统中存在的电抗器、电容器等元件，以及线路的电感和电容耦合，都可能导致电气振荡。
3. 负载变化负载变化也是引起低频振荡的常见原因。
当负载的突变或不稳定性变化时，容易引发电力系统的低频振荡。
4. 系统失衡电力系统中存在的不对称负载、不平衡电压等因素，也会导致系统的失衡，进而引起低频振荡。
二、低频振荡的危害分析低频振荡对电力系统的稳定运行和设备运行安全带来很大的威胁。
1. 设备损坏低频振荡会导致电力系统中的设备频繁振动，加速设备的老化过程，甚至引发设备损坏，给电力系统带来巨大经济损失。
2. 电压不稳定低频振荡会导致电压的剧烈波动，这不仅对电力设备的运行稳定性造成威胁，还可能影响用户的用电质量，给社会带来负面影响。
3. 系统失效如果低频振荡得不到及时有效的控制和抑制，可能会导致系统失效，引发电力中断事故，给电力系统的安全稳定运行带来极大隐患。
三、电力系统低频振荡的分析方法为了深入研究电力系统低频振荡，并采取相应的抑制措施，有必要运用一些分析方法以明确振荡特征和原因。
1. 功率谱分析法功率谱分析法是一种常用的电力系统低频振荡分析方法，通过对信号频谱的分析，可以得到系统中的谐波与低频振荡成分。
2. 模拟实验法模拟实验法是通过搭建电力系统的模型，模拟系统振荡和失稳情况，来分析低频振荡的原因和特征。
利用储能技术抑制电力系统低频振荡的方法研究
一、概述电力系统是现代社会不可或缺的基础设施，但随着电力需求的不断增长和复杂电力网络的建设，电力系统低频振荡问题日益凸显。
低频振荡不仅会影响电力系统的稳定运行，还可能对电网设备造成损坏，对生产、生活带来负面影响。
研究利用储能技术抑制电力系统低频振荡具有重要的理论和应用价值。
二、电力系统低频振荡问题的产生原因1. 电力系统负荷变化导致的振荡电力系统的负荷变化是导致低频振荡的重要原因之一。
在电力系统负载快速增加或减少时，会产生低频振荡，这对电力系统的稳定运行构成了威胁。
2. 电力系统参数变化引起的振荡电力系统中的负荷、线路电阻、电容、电感等参数的变化，也可能导致电力系统产生低频振荡。
线路电阻的变化会影响电力系统的阻抗特性，从而引起振荡。
3. 电力系统发电机特性引发的振荡发电机是电力系统的核心设备，其特性对电力系统的稳定性具有重要影响。
发电机的励磁特性、机械转动惯量等参数的变化都可能引发电力系统低频振荡。
三、储能技术在抑制电力系统低频振荡中的作用储能技术是指通过将电能储存起来，在需要时释放电能的一种技术。
利用储能技术抑制电力系统低频振荡具有以下优势：1. 快速响应能力储能设备能够快速响应电力系统的需求，通过充电或放电等方式，对电力系统的运行状态进行调节，从而抑制低频振荡。
2. 可控性强通过控制储能设备的充放电过程，可以精确地调节电力系统的频率和电压，对低频振荡进行有效控制。
3. 良好的适应性不同类型的储能设备可以适用于不同的电力系统，具有很好的适应性。
无论是电池储能、超级电容储能还是压缩空气储能，都可以在一定程度上抑制低频振荡。
四、利用储能技术抑制电力系统低频振荡的方法研究1. 能量存储装置的选择根据电力系统的实际情况和需求，选择合适的能量存储装置是利用储能技术抑制低频振荡的关键。
各种能量储存装置有其特点和适用范围，需要根据具体情况进行选择。
2. 控制策略的优化储能技术的有效利用，离不开合理的控制策略。
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
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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
电力系统中的低频振荡与稳定性分析
电力系统中的低频振荡与稳定性分析低频振荡是电力系统中一种常见的稳定性问题，其对电力系统运行的稳定性和可靠性产生重大影响。
因此，对低频振荡的分析与研究具有重要的意义。
本文将探讨电力系统中低频振荡的原因和稳定性分析方法，以及预防和控制低频振荡的措施。
低频振荡，也称为低频电力振荡、大范围振荡或系统振荡，是电力系统在满足供电负荷需求的前提下，出现频率低于50Hz（或者相邻区间内）的电力波动。
这种振荡可能导致电压和频率的异常波动，甚至引发电力系统崩溃。
低频振荡主要由两个因素引起：一是电力系统参数变化，例如负荷变动、发电机变动等；二是电力系统的固有振荡模态，例如低频振荡模态、换流变换模态等。
低频振荡的表现形式有电压振荡、功率振荡和系统频率波动等。
为了分析和评估电力系统中的低频振荡稳定性，需要基于电力系统的动态数学模型进行建模和仿真。
对于大型的电力系统，通常采用特征发电机模型和等值系统模型进行仿真。
特征发电机模型是一种简化的发电机模型，它将发电机的复杂动态特性转化为少量的参数，能够反映发电机的基本运行特性。
等值系统模型是对整个电力系统进行化简和归纳，通过减小系统规模和简化系统结构，使得仿真计算更为高效。
稳定性分析是电力系统中低频振荡问题的核心，能够帮助我们理解电力系统的动态行为和振荡机制，并提供评估和控制电力系统稳定性的方法。
稳定性分析方法主要包括：暂态稳定性分析、动态稳定性分析和静态稳定性分析。
暂态稳定性分析主要研究大范围的系统振荡，即低频振荡的起始过程，它考虑了电力系统在故障发生后的动态响应。
通过计算和模拟系统在故障后的电压和频率响应，可以评估电力系统在故障后的稳定性。
动态稳定性分析主要研究电力系统短时间内的振荡行为，例如发电机转子振荡和电压振荡等。
采用特征发电机模型和等值系统模型，可以计算和模拟电力系统的动态响应，以评估电力系统的稳定性。
静态稳定性分析主要研究电力系统在稳态条件下的振荡行为，例如电压振荡和功率振荡等。
电力系统低频振荡的原因
电力系统低频振荡的原因1. 低频振荡的定义与背景低频振荡是指电力系统中频率低于标称频率（如50Hz）的振动现象。
由于电力系统的复杂性和运行模式的多样性，低频振荡可能会出现在不同的情况下，包括在大电网中的发电、输电和配电系统中。
低频振荡对电力系统的稳定性和安全运行具有重要影响，因此深入研究其原因和影响是至关重要的。
2. 低频振荡的分类与特征低频振荡可以根据其频率和振荡模态划分为不同的类型，其中一些常见类型包括：电气振荡、电动力振荡和机械振荡。
这些振荡可能表现为系统频率周期性波动、电压和电流的角频率振动以及发电机转速的起伏等。
低频振荡还可以根据其起因分为电力系统固有振荡和外部激励振荡。
3. 电力系统低频振荡的原因电力系统低频振荡的形成涉及多个因素的相互作用。
以下是导致电力系统低频振荡的主要原因：3.1 功率不平衡功率不平衡是电力系统低频振荡的常见原因之一。
当系统中某些发电机或负荷出现不平衡时，由于电力的误差积累和支路参数差异，可能导致系统频率出现周期性变化并产生低频振荡。
3.2 频率响应特性电力系统的频率响应特性对低频振荡具有重要影响。
电力系统中的发电机、负荷和输电线路具有不同的频率响应特性，其中包括频率响应增益、频率死区和相位延迟等。
这些特性可能会引起低频振荡的发生和扩大。
3.3 振荡模态耦合电力系统中的振荡模态之间存在耦合现象，这可能是低频振荡的原因之一。
当不同的振荡模态相互耦合时，可能会引起振荡的共振和放大。
3.4 控制系统不稳定电力系统的控制系统是保持系统稳定运行的关键。
当控制系统参数设置不当、控制策略失效或控制循环闭合不稳定时，可能会导致低频振荡的发生。
3.5 电力设备故障和故障处理电力设备的故障和故障处理也是导致低频振荡的潜在原因。
例如，发电机的励磁系统故障、输电线路的短路、变压器的故障等都可能导致系统的低频振荡。
4. 低频振荡的影响与对策低频振荡对电力系统稳定性和可靠性产生不利影响。
它可能导致系统频率不稳定、电压波动、设备过载以及系统崩溃等问题。
110KV供电网络低频振荡分析及抑制方法
110KV供电网络低频振荡分析及抑制方法（廊坊供电公司，河北廊坊065000）随着供电网络的日趋复杂，低频振荡对供电安全和电力设备造成了严重的威胁。
在分析低频振荡产生的原因的基础上，对其主要的分析及抑制方法进行了探讨。
标签：低频振荡；分析；抑制1 低频振荡产生的原因低频振荡产生的原因是由于电力系统的负阻尼效应，常出现在弱联系、远距离、向系统倒送负荷输电线路上，在采用快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。
目前分析出的低频振荡发生的原因主要有：（1）缺乏阻尼而引起低频振荡。
低频振荡是由于在特定情况下系统提供的负阻尼抵消了系统电机、励磁绕组和机械等所产生的正阻尼，在欠阻尼的情况下扰动将逐渐被放大，从而引起系统功率的振荡。
这种低频振荡具有起振快、起振后保持同步的等幅振荡和失去振荡源后振荡很快衰减等特点；（2）发电机的电磁惯性引起低频振荡；（3）过于灵敏的励磁调节引起低频振荡；（4）电力系统的非线性奇异现象引起增幅性振荡的发生；（5）不适当的控制方式导致低频振荡；（6）其他原因如联络线负载、运行方式、负载、性质、静止补偿器的影响等。
这几种说法都从不同角度解释了低频振荡发生的机理，但是现在人们还在不断对低频振荡发生的根本原因进行研究。
2 低频振荡主要分析方法2.1 低频振荡的自激分析法自激分析法的基本思想是在被研究的系统中任选一机作为自激机，将其状态变量作为保留变量，而将系统的其余部分进行等效，这样就得到一个等效的“二阶”系统，从而可以通过迭代求解的方法比较容易地求出此“二阶”系统的特征根。
自激法可以有效地解决电力系统的“维数灾”问题，但其收敛性相对SMA法要差，而且在多机系统中的一个模式同时和几台机强相关时，并在这几台机作为自激机时，会由于都收敛于这一模式而产生丢根现象：另外，若多机系统的一台机和几个机电模式相关，则用此机做自激机时，只能收敛到其中一个强相关模式，此时也会导致结果失去完整性。
2.2 时域分析法时域分析法要点是：首先建立系统的微分方程式或传递函数；其次选择典型的输入信号，求系统输出随时间而变化的关系，即求系统输出的时间响应；最后根据这种时间响应确定系统的性能指标，包括暂态指标与稳态指标，看这些指标是否符合要求。
电力系统低频振荡的抑制PPT课件
但一次系统的对策受经济、环境等因素的制约较大，难以无限 制地使用。利用二次系统来抑制低频振荡，具有价格低、易实 现、性能良好，以及经济效益显著等优点，是抑制低频振荡的 主要方法。
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2，利用电力系统稳定器PSS抑制电力系 统的低频振荡
PSS最早是由美国学者F P demello和C Conco2dri提出
• 1，低频振荡的产生：电力系统中各发电机通过 输电线路并列运行时，在扰动下某些发电机转 子之间会出现相对摆动，若阻尼不足则会发生 持续的振荡。
• 2，低频振荡的性质： 低频振荡的性质取决于 系统阻尼。（1）当系统阻尼足够大时（2）当 系统阻尼大于零，但阻尼很小时，称为弱阻尼 （3）当系统阻尼小于零时，称为负阻尼。
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四，低频振荡的抑制措施
对低频振荡机理的分析表明,抑制它的关键是减小系统的负 阻尼或通过附加控制提供额外的阻尼.因此，抑制低频振荡 的措施主要可分为以下两个方面，即一次系统对策和二次 系统对策。
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1，低频振荡的抑制措施
增强网架，减少重负荷输电线
一
次
采用串联电容，减少送受端的电气距离
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使用电力系统稳定器的目的是通过发电机励磁控制增强对系统 振荡的阻尼来扩大电力输送的稳定极限。它能提供正阻尼的附 加励磁控制,常见镇定参量有角速度、功率和频率,主要由放大、 复位和超前滞后等校正环节等组成,输出则和机端电压一起作 为励磁系统的入。 PSS基于系统在某一平衡点处的近似线性化 模型设计,针对性强,易于实现,抑制低频振荡的效果显著,获得 了广泛应用。常规PSS消除负阻尼作用是通过励磁控制系统实 现的。 PSS对转速或其他信号的变化响应使发电机产生一个与 速度同相位的电功率输出的变化。这种电功率输出的变化一部 分是通过励磁调节直接调制有功功率的输出;另一部分是通过 调制无功功率输出,改变系统电压,引起电压灵敏的负荷发生变 化,从而间接地调制了有功功率的输出。PSS调制无功功率的有 效性与负荷的位置和类型(特性) 、电压控制的相关程度及振 荡模式有很大关系。常规PSS仍然是抑制电力系统低频
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电力系统低频振荡原理及抑制措施
作者：王坤
来源：《电子技术与软件工程》2017年第22期
文章从能量守恒的角度探讨了电力系统低频振荡的原理，并根据得出的结论给出了抑制电力系统低频振荡的方案，并对本方案的一些具体细节进行探讨。
【关键词】低频振荡能量守恒定律附加电磁转矩
电力系统运行机组间有时会出现低频振荡问题，影响系统的正常运行。
目前普遍采用的抑制低频振荡的方案是PSS，文献[1]对单机无穷大电网的发电机稳定性及PSS进行了分析。
1 低频振荡原理
单台机组发生低频振荡时，由于发电机内部各种量耦合严重，很难给出限定条件并作出合理的假设，因此可把发电机作为一个整体采用能量守恒定律处理，并假设转子为刚体。
通常容易忽略调速的作用，认为机械转矩不变，实际上在转子摆动期间，转子转速增加，蒸汽或水流与转子导叶的相对速度减小，则导致机械转矩减小，转子转速减小时同理。
由公式可得：假设输入机械能恒定比机械转矩恒定更为合理。
发电机稳定运行状态情况下，可用公式（1）表示。
（1）
此时发电机蕴含能量为转子动能和磁场能，可认为恒定，用公式（2）表示。
（2）
在发生低频振荡情况下，Pe波动，假设Pm=C恒定。
根据能量守恒，忽略杂散损耗，发电机能量变动值为输入输出功率差值，即公式（3）。
（3）
又有公式（4）。
（4）
可得，在△t时间内，可用公式（5）表示。
（5）
在低频震荡中，可认为磁场能与输出有功同向变化，可知有功功率低频振荡必然导致发电机大轴的低频摆动，且发电机转子的低频摆动与有功功率的低频振荡存在明确的反向关系。
根据上面的分析可得知电力系统低频振荡的本质是发电机转子动能与有功功率互补低频振荡。
发电机转子在匀速转动的同时叠加有低频的摆动，在电气量上表现为发电机输出功率的低频振荡，转子摆动的幅值越大，则低频振荡的幅值越大。
此外，还与磁场强度以及功角有关。
低频振荡的诱发因素较多，任何一种扰动，如果引起了转子转矩不平衡，都会造成转子的摆动，继而可能引发电力系统低频振荡。
2 振荡频率计算
目前的低频振荡现象主要分为本地振荡模式和联络线振荡模式。
对于联络线振荡模式，实际上是互补机群之间的转子相对摆动。
假设此时负载消耗功率恒定，可以把参与震荡的机组按照大轴摆动方向分成两组，在某个瞬间，大轴前向摆动为一组，假设为m台，其中每台机组的转动惯量为Mi，大轴反向加速度动为一组，假设为n台，其中每台机组的转动惯量为Ni。
这样可计算出低频振荡的震荡功率，并假设每个参与因子为η，λ，根据能量守恒定律，忽略线路损耗，推导可得公式（6）。
（6）
以上公式将参与振荡的发电机简化为互补的两机系统。
机组的低频振荡频率近似满足公式（7）。
（7）
本地振荡模式实际上属于联络线振荡模式的一种，也可等效为两机系统：低频振荡的机组A为一组，电网中其他参与互补振荡的机组等效为另一组，机组A转动惯量为M，另一机组转动惯量为N，由于M
（8）
可得出相对于联络线振荡模式，本地振荡模式频率较高。
在本地振荡模式中，由于其他机组的等效单台机组转动惯量很大，则其中每台机组的参与因子很小，不会出现明显的低频振荡。
3 电力系统低频振荡抑制措施
3.1 低频振荡抑制措施
考虑励磁调节器的作用，根据发电机运动方程，即公式（9）。
（9）
式（9）中：M-机组转子的转动惯量；Tm-原动机转矩，又称机械转矩；Te-发电机的电磁转矩。
发电机瞬时电磁转矩可表达为公式（10）。
（10）
式（10）中：p-极对数；μ0-气隙磁导率；l-电机的轴向长度；D-气隙平均直径；g-气隙长度；Fs-定子磁动势；Fr-转子磁动势；sinδsr-定转子磁场夹角。
根据以上分析，可得出采用励磁抑制低频振荡的方法：在有功功率增加时，大轴后向摆动，此时减小励磁削弱电磁转矩，减弱大轴摆动；有功功率减小时，大轴前向摆动，此时增加励磁增加电磁转矩，抑制大轴摆动。
一般采用转子转速或输出电功率信号作为输入信号，采用转子转速信号时，附加电磁转矩，其中K1>0；采用输出功率电信号时，由于发电机输出有功与大轴摆动变化方向相反，则采用电信号时候取有功功率的负值，即-△Pe，得附加电磁转矩，其中K2>0。
低频振荡情况下附加电磁转矩，可得公式（11）。
（11）
其中：
3.2 励磁系统对发电机稳定性的影响
励磁系统电力系统低频振荡发生的原因是：发电机励磁系统的调节作用产生一种电磁力矩，该力矩可被分解成阻尼力矩分量和同步力矩分量，与发电机组转速变化同方向的分量是正阻尼力矩分量，与发电机组转速变化反方向的分量是负阻尼力矩分量。
在一定的电力系统运行条件下励磁系统产生的阻尼力矩分量与转速变化反方向，因而是负阻尼力矩分量；当励磁系统的负阻尼分量超过发电机的固有正阻尼分量时，就会发生低频振荡，即励磁系统的负阻尼作用是产生低频振荡的根本原因。
实际上，同步力矩属于发电机转子磁场恒定情况下所对应的电磁力矩；阻尼转矩属于励磁系统为了稳定机端电压调节转子磁场所产生的附加的电磁转矩，在低频振荡情况下，转子向前
摆动，发电机为了维持机端电压恒定会减小转子磁场，造成摆动加剧，转子向后摆动时候同理。
这与文章抑制低频振荡的方法相同。
3.3 低频振荡抑制与机端电压波动
励磁系统采用电压反馈，主要功能是稳定机端电压，在发生低频振荡时候，引入速度信号，会导致机端电压不稳定，因此要求稳定器比例参数合理设置。
常规励磁系统电压给定值为机端额定电压，即，采用闭环调节使机端电压跟随给定电压，在低频振荡时，采用△ω作为反馈量，等效于在给定值上面叠加转速变化，即公式（12）。
（12）
这必然导致机端电压出现跟随转速相同的波动，K越大，对低频振荡的抑制能力越强，同时机端电压的波动越大，因此需在抑制低频振荡和削弱电压波动之间取适中的K值。
实际上，对于投入励磁稳定器的机组，在电力系统低频振荡时，往往伴随出现电压波动。
3.4 机械转矩波动的影响
上述分析并没有考虑机械转矩的影响，实际上，在电力系统低频振荡的时候机械转矩难免发生较小的波动，此时可把机械转矩的变化等效为电磁转矩反向的变化。
大轴前向摆动时，如果机械转矩增大则等效为电磁转矩减小，必然会造成摆动幅度变大，△ω变化更快，此时根据，必然会激发更大的附加电磁转矩来抑制大轴的摆动；如果机械转矩减小则等效为电磁转矩增大，根据，只需相对较小地附加电磁转矩。
大轴后向摆动时同理。
可看出低频振荡抑制方案不受机械转矩微小波动的影响。
3.5 低频振荡抑制的反调现象
对于输入机械功率变化较大的情况，采用转速信号可很好地克服机械转矩波动的影响，但采用电信号的前提是机械能输入不变或者变动较小，根据能量守恒定律，功率信号与转速信号反方向变化。
在输入机械能突然增加的情况下，转子转速增加，功角增大，同时输出电功率增加，即△ω与△Pe同向变化，此时采用转子信号△ω增加电磁转矩可起到抑制振荡的效果，但采用-△Pe作为输入信号削弱电磁转矩反而会导致大轴摆动加剧，引起“反调现象”。
从能量守恒的角度来看，当机械能变化小于转子动能变化时，输出电功率与转子动能反向变化；当机械能变化大于转子动能变化时，输出电功率与转子动能同向变化。
输入机械能突减情况分析方法同上。
从以上分析可得出采用转速信号是最合理的，可同时抑制原动机侧和电网侧引起的大轴摆动，但转子转动惯量较大，相对于电信号来说转速信号较弱，转速信号精确采集存在困难。
实
际上低频振荡主要有电网侧干扰引起，基本不会出现原动机输入功率突变的情况，在大多数情况下采用电功率信号也是合理的。
4 结束语
文章从能量的角度探讨了低频振荡的现象及本质，并给出基本的抑制措施。
文章的论证分析简单明了，没有拘泥于已有的电机模型。
可看出文章的低频振荡抑制措施与PSS异曲同工。
但文章仅属于理论方面的探讨，还需进一步的实践验证。
参考文献
[1]刘取.电力系统稳定性及发电机励磁控制[M].北京：中国电力出版社，2007.
[2]曾信义，晁勤，袁铁江.电力系统低频振荡分析方法[J].低压电器，2011（11）：38-43.
作者简介
王坤（1984-），男，安徽省阜阳市人。
大学本科学历。
工程师，从事电力设计。
作者单位
国电南瑞科技股份有限公司江苏省南京市 211106。