低频振荡基本介绍

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1、2013年春季学期学习总结汇报主讲人：贺兴安时间：2013年07月23日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下一步规划讲座内容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2-3500kv丰万一线有功功率第一

2、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(LocalModes)，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-areaModes），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

3、区型低频振荡。发电机电磁转矩的动态线性化方程：3.1单机无穷大系统的K1~K6小扰动模型可知：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：3低频振荡数学模型的建立可知：K3总为正；K4与运行工况有关，一般条件下K4为正。发电机端电压的动态线性化方程：3低频振荡数学模型的建立可知：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。由此构建的K1~K6模型：3低频振荡数学模型的建立考虑阻尼

4、转矩由此构建的K1~K6模型：3低频振荡数学模型的建立+PSS或P=PmPe1+K3Td0sK3TJs1s0K1K5K4励磁系统K6K2++++MmMEqEdeUGUREFD不计励磁调节时，无此部分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

5、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负阻尼Growingoscillations正阻尼Oscillationsdampout12431234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。进一步研究对发电机总阻尼转矩的具体影响同步转矩——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

6、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：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：4电力系统低频振荡产生机理其中：ω为振荡角频率发电机的电气阻尼系数发电机的电磁转矩：（4-1）（4-2）4电力系统低频振荡产生机理图3-6K5>0的电气阻尼转矩当K5>0时将s=jω代入，ΔTe2超前Δδ的角度为在第二象限，如图所示。可见：K5>0时，电磁转矩ΔTe在Δω轴上的

7、分量（阻尼转矩）为正。当它足够大时，系统不会发生低频振荡。电磁转矩在Δδ轴上的分量为系统的同步转矩，是维持发电机同步运行的转矩。4电力系统低频振荡产生机理当K5<0时将s=jω代入，ΔTe2滞后Δδ的角度为在第四象限，如图所示。可见：K5<0时，同步转矩增大；电气阻尼转矩减少，并变为负值。电气阻尼转矩ΔTD.e=DeΔω由式（3-2）可知：K5>0电气阻尼转矩>0K5<0电气阻尼转矩<04电力系统低频振荡产生机理由之前所建电力系统模型可得出表达式如下：由该表达式易得出：的大小与功角有关，那么通过实际研究找到影响的因素，便可以找到影响的因素，进一步找到

8、影响系统阻尼的因素，最终找出低频振荡的原因。4电力系统低频振荡产生机理从系统接线、运行方式、负载、发电机及原