电力系统振荡的结果及预防

2013年3月21日下午时分至时分，电力系统发生振荡，我厂三台机组在中调的控制下介入调频，机组负荷在MW 至MW 波动，我厂的发电机频率波动较小，说明振荡中心远离我厂，对我厂的影响较小。但是如果临近我厂附近发生系统振荡时，我厂运行值班人员该如何操作，消除振荡最大限度的避免机组解列；在此以我对系统振荡了解做出一点分析，但由于个人能力有限，分析不足之处希望大家见谅。

什么是系统振荡

当发生短路或突然有大负荷切除或投入时，发电机与大系统之间的功角会发生变化，发电机的输出功率就会沿着发电机的功角特性曲线<见图1-1>来回摆动，这就是电力系统的振荡。

电力系统振荡的结果有两种：一个是发电机的输出功率和负载能重新在一个点上实现平衡，经过一段时间的振荡后重新达到稳定，保持同步运行。一个是发电机的输出功率和负载能无法再在任何一个点上实现平衡，从而导致发电机失去同步。

图1-1

系统振荡分为：异步振荡、同步振荡、低频振荡

异步振荡——系统频率不能保持同一个频率，发电机功角δ在0－360°之间周期性地变化,发电机与电网失去同步运行的状态。电气量和机械量波动明显偏离额定值，如发电机、变压器和联络线的电流表，功率表周期性地大幅度摆动;电压表周期性大幅摆动，振荡中心的电压摆动最大，并周期性地降到接近于零;失步的发电厂间的联络的输送功率往复摆动;送端系统频率升高，受端系统的频率降低并有摆动。

电厂发生异步系统振荡的一般现象：

(1)发电机，变压器，线路的电压，电流及功率周期性的剧烈摆动，发电机和变压器发出有节奏的轰鸣声。

(2)连接失去同步的发电机或系统的联络线上的电流和功率摆动

得最大。电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心，每一周期约降低至零一次

同步振荡——当发电机输入或输出功率变化时,功角δ将随之变化,但由于机组转动部分的惯性,δ不能立即达到新的稳态值,需要经过若干次在新的δ值附近振荡之后,才能稳定在新的δ下运行。此过程即同步振荡,亦即发电机仍保持在同步运行状态下的振荡。

低频振荡——在电力系统中，发电机经输电线路并列运行时，在负荷突变等小扰动的作用下，发电机转子之间会发生相对摇摆，这时电力系统如果缺乏必要的阻尼就会失去动态稳定。由于电力系统的非

线性特性，动态失稳表现为发电机转子之间的持续的振荡，同时输电线路上功率也发生相应的振荡，影响了功率的正常输送。由于这种持续振荡的频率很低，一般在0.2～2.5HZ之间，故称为低频振荡。

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、重负荷输电线路上，在采用现代、快速、高放大倍数励磁系统的条件下更容易发生。一般认为，发生低频振荡的主要原因是，现代电力系统中大容量发电机的标幺值电抗增大，造成了电气距离的增大，再加之远距离重负荷输电，造成系统对于机械模式(其频率由等值发电机的机械惯性决定)的阻尼减少了;同时由于励磁系统的滞后特性，使得发电机产生一个负的阻尼转矩，导致低频振荡的发生。我厂采用励磁控制系统的附加控制构成的PSS（电力系统稳定器），PSS附加控制能够增加弱阻尼或负阻尼励磁系统的正阻尼，可有效的抑制电力系统低频震荡，从而提高发电机组(线路)的最大输出(传输)能力。

引起电力系统异步振荡的主要原因：

1、输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏；

2、电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏；

3、大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降.(其结果将导致电力系统与发电厂之间并列运行的稳定性遭受破坏，引起系统振荡，严重的直接使整个系统瓦解)

4、电源间非同步合闸未能拖入同步。（就是非同期合闸）

电力系统发生振荡的处理方式

若发生趋向稳定的振荡,即愈振荡愈小,则不需要什么操作,做好处理事故的思想准备就行.若造成失步,则要尽快创造恢复同步的条件。

1、发生异步振荡事故处理方法

1)发电厂值班运行人员，应不待调度指令增加发电机无功出力，控制可调无功装置发容性无功，尽量使母线电压运行在允许上限。（对于有

自动电压调节器的发电机,在1min内不得干涉自动电压调节器和强励装置的动作,对于无自动电压调节器的发电机,则要手动增加励磁。增加励磁的作用,是为了增加定转子磁极间的拉力,以消弱转子的惯性作用,使发电机较宜在到达平衡点附近时被拉入同步。）

2)频率降低时，应不待调度指令，增加机组的有功出力至最大值，直至振荡消除。

3)频率升高时，应不待调度指令减少机组有功出力以降低频率，但不得使频率低于49.5Hz，同时应保证厂用电的正常供电。

4)系统发生振荡时，未得到值班调度员的允许，不得将发电机从系统中解列(现场事故规程有规定者除外)。

5)若由于机组失磁而引起系统振荡，可不待调度指令立即将失磁机组

解列。

6)当系统发生异步振荡时，应立即检查振荡解列装置的动作情况，当发现该装置发出跳闸的信号而未实现解列，且系统仍有振荡，则应立即断开解列开关。

7)在采取以上措施后，应报告调度值班人员，听侯调度指令。