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互联电网低频振荡机理分析及抑制措施
吴秋莉,谭建成
广西大学电气工程学院,广西南宁市大学东路 100 号 530004

摘要:现代电网中各电网互联已成为大趋势,在互联电力系抑制措施具有十分重要的意义。
统中低频振荡问题越来越成为影响电力系统稳定的重要因
素。本文详细阐述了电力系统低频振荡产生的机理,其主要 1 数学模型
解释有负阻尼机理、谐振机理、强迫振荡机理、分岔理论机单机无穷大系统:
理及混沌振荡机理;研究方法通常采用时域分析法和频域分
析法,抑制措施主要有发电机励磁控制、FACTS 应用等技术。
最后对未来的发展动向做了进一步的探讨。
关键词:低频振荡;负阻尼;PSS;SVC;TCSC
0 引言
图一单机无穷大系统
随着电力系统的规模日益增大,系统互联引发
单机无穷大系统中发电机转子运动方程为:
的低频振荡问题已成为危及电网安全运行、制约电
网传输的最主要因素之一。低频振荡,又称功率振 dd2δδ
Τ=−−PPD (1)
荡、机电振荡。电力系统中发电机在输电并列运行 Jmedt2 dt
时,在扰动下会发生发电机转子间相对摇摆,并在
缺乏阻尼时引起持续振荡。由于其振荡频率很低, 式中ΤJ ---发电机惯性时间常数;
振荡频率的范围在 ~3Hz 之间,故称为低频振荡。
电力系统联网初期,同步发电机之间联系紧密,阻 Pm ---等值发电机的输入机械功率;
尼绕组可以产生足够的阻尼,低频振荡少有发生。
随着电网互联规模的扩大,高放大倍数快速励磁的 EU
P = sinδ---发电机输出的电功率;
广泛采用,以及受经济性、环保等因素影响下电网 e
X ∑
的运行越来越接近稳定极限,在世界各地许多电网
D ---转子的机械阻尼系数。
中都观察到低频振荡,低频振荡问题逐渐受到关
对(1) 式在工作点附近线性化, 考虑到
注。低频振荡一旦发生,将严重威胁电网的安全稳
定运行,很有可能诱发连锁反应事故,造成系统稳∆Pm = 0 ,则有:
定破坏,使大面积用户停电。因此对低频振荡的研
究具有十分重要的意义,目前已经成为电力系统稳 dd2∆∆δδ
[1] Τ++∆=DKδ 0 (2)
定研究中重点问题之一。 J dt2 dt
当系统中的发电机经输电线连接运行时,不可
避免的扰动会使各发电机的转子相对摇摆,若系统 EU
式中 K = cosδ,其特征方程为:
阻尼不足就会引起持续振荡。基于发电机转子的惯 0
X ∑
性时间常数较大,故振荡频率较低,这就是低频振
荡。低频振荡常发生在长距离、重负荷输电线上, 2
ΤJ λλ++=DK0 (3)
特别是在采用快速高放大倍数的励磁系统中更容
[1] 可求得其根为:
易出现功率振荡。系统发生低频振荡以后会产生
两种结果:一是振荡的幅值持续增长,使系统的稳−±DD2 −Τ4 K
λ==−±−=±J ξξωα1 2 jω
定遭到破坏,甚至引起系统解列;二是振荡的幅值 1,2 ( ) n
2ΤJ
逐步减小,或通过恰当的措施平息振荡。因此,对
电力系统低频振荡的机理进行研究,并采取相应的
强阻尼转矩来抑制低频振荡。但一般认为在低频振
式中ω‐‐‐自然