低頻振蕩基本介紹

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1、2013年春季學(xué)期學(xué)習(xí)總結(jié)匯報(bào)主講人：賀興安時(shí)間：2013年07月23日1低頻振蕩2汽輪機(jī)調(diào)節(jié)原理3風(fēng)力發(fā)電4電力系統(tǒng)調(diào)頻5風(fēng)電參與調(diào)頻的研究現(xiàn)狀6下一步規(guī)劃講座內(nèi)容1低頻振蕩基本定義:在電力互聯(lián)系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線路并列運(yùn)行時(shí)，在擾動(dòng)的作用下，會(huì)發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，表現(xiàn)在輸電線路上就會(huì)出現(xiàn)功率波動(dòng)。當(dāng)暫態(tài)擾動(dòng)消失后，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的搖擺平息得很慢甚至持續(xù)增大，以致破壞了互聯(lián)系統(tǒng)之間的靜態(tài)穩(wěn)定，最終將使互聯(lián)系統(tǒng)解列。同時(shí)由于這種持續(xù)振蕩的頻率很低，一般在0.1～2.5Hz之間，故稱為低頻振蕩1低頻振蕩圖2-3500kv豐萬一線有功功率第一

2、次振蕩PMU錄波圖2電力系統(tǒng)低頻振蕩基本概念電力系統(tǒng)低頻振蕩分類：局部振蕩模式(LocalModes)，它涉及同一電廠內(nèi)的發(fā)電機(jī)(或電氣距離很近的幾個(gè)發(fā)電廠的發(fā)電機(jī))與系統(tǒng)內(nèi)的其余發(fā)電機(jī)之間的振蕩，振蕩頻率約為0.8―2.5Hz。或稱廠內(nèi)型低頻振蕩。區(qū)域間振蕩模式(Inter-areaModes），它涉及系統(tǒng)的一部分機(jī)群相對(duì)于另一部分機(jī)群的振蕩，由于各區(qū)域的等值發(fā)電機(jī)具有很大的慣性常數(shù)，因此這種模式的振蕩頻率要比局部模式低，頻率范圍約為0.1－0.8Hz，或稱互聯(lián)型低頻振蕩。此外，也有將在同一地區(qū)的不同電廠之間的振蕩頻率在1Hz左右的低頻振蕩簡(jiǎn)稱為地

3、區(qū)型低頻振蕩。發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)線性化方程：3.1單機(jī)無窮大系統(tǒng)的K1~K6小擾動(dòng)模型可知：系數(shù)K1、K2與發(fā)電機(jī)的參數(shù)、初始運(yùn)行、系統(tǒng)聯(lián)系的強(qiáng)弱（X的大?。┑扔嘘P(guān)。一般運(yùn)行條件下K1、K2為正。3低頻振蕩數(shù)學(xué)模型的建立發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩的動(dòng)態(tài)線性化方程：3低頻振蕩數(shù)學(xué)模型的建立可知：K3總為正；K4與運(yùn)行工況有關(guān)，一般條件下K4為正。發(fā)電機(jī)端電壓的動(dòng)態(tài)線性化方程：3低頻振蕩數(shù)學(xué)模型的建立可知：K5、K6與運(yùn)行工況有關(guān)。K6總為正。在發(fā)電機(jī)負(fù)荷較小時(shí)，K5為正；在負(fù)荷較大時(shí)，因δ增大，K5為負(fù)。由此構(gòu)建的K1~K6模型：3低頻振蕩數(shù)學(xué)模型的建立考慮阻尼

4、轉(zhuǎn)矩由此構(gòu)建的K1~K6模型：3低頻振蕩數(shù)學(xué)模型的建立+PSS?或?P=Pm?Pe1+K3T?d0sK3TJs1s?0?K1K5K4??勵(lì)磁系統(tǒng)K6K2+???+++?Mm?M?????E?q?Ede?UG???UREFD?不計(jì)勵(lì)磁調(diào)節(jié)時(shí)，無此部分4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理(1)負(fù)阻尼機(jī)理:根據(jù)線性系統(tǒng)理論分析，由于系統(tǒng)的調(diào)節(jié)措施的作用，產(chǎn)生了附加的負(fù)阻尼，抵消了系統(tǒng)的正阻尼，導(dǎo)致擾動(dòng)后振蕩不衰減或增幅振蕩。(2)共振或諧振機(jī)理:當(dāng)輸入信號(hào)或擾動(dòng)信號(hào)與系統(tǒng)固有頻率存在某種特定的關(guān)系時(shí)，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生較大幅度的共振或諧振，其頻率有時(shí)處于低頻區(qū)域，導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)

5、生低頻振蕩(3)非線性理論機(jī)理:由于系統(tǒng)的非線性的影響，其穩(wěn)定結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。當(dāng)參數(shù)或擾動(dòng)在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，會(huì)使得穩(wěn)定結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生系統(tǒng)的振蕩。其中，應(yīng)用最多的是負(fù)阻尼機(jī)理。4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理負(fù)阻尼Growingoscillations正阻尼Oscillationsdampout12431234電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理當(dāng)今電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩問題大多是由阻尼不足引起的，而系統(tǒng)阻尼與系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)有關(guān)系。進(jìn)一步研究對(duì)發(fā)電機(jī)總阻尼轉(zhuǎn)矩的具體影響同步轉(zhuǎn)矩——維持發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行阻尼轉(zhuǎn)矩——總是阻止發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子偏離同步速度。阻尼轉(zhuǎn)矩包括：發(fā)電機(jī)的機(jī)

6、械阻尼轉(zhuǎn)矩、電氣阻尼轉(zhuǎn)矩、阻尼繞組的阻尼轉(zhuǎn)矩、PSS的阻尼轉(zhuǎn)矩。（1）機(jī)械阻尼轉(zhuǎn)矩：4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理（2）阻尼繞組的阻尼轉(zhuǎn)矩阻尼繞組的阻尼可以考慮在D中，或考慮在發(fā)電機(jī)模型中。（3）發(fā)電機(jī)的電氣阻尼轉(zhuǎn)矩近似計(jì)算假設(shè)勵(lì)磁系統(tǒng)是一個(gè)高放大倍數(shù)、快速控制系統(tǒng)，其傳遞函數(shù)為：4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理其中：ω為振蕩角頻率發(fā)電機(jī)的電氣阻尼系數(shù)發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩：（4-1）（4-2）4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理圖3-6K5>0的電氣阻尼轉(zhuǎn)矩當(dāng)K5>0時(shí)將s=jω代入，ΔTe2超前Δδ的角度為在第二象限，如圖所示。可見：K5>0時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩ΔTe在Δω軸上的

7、分量（阻尼轉(zhuǎn)矩）為正。當(dāng)它足夠大時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)發(fā)生低頻振蕩。電磁轉(zhuǎn)矩在Δδ軸上的分量為系統(tǒng)的同步轉(zhuǎn)矩，是維持發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行的轉(zhuǎn)矩。4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理當(dāng)K5<0時(shí)將s=jω代入，ΔTe2滯后Δδ的角度為在第四象限，如圖所示?？梢姡篕5<0時(shí)，同步轉(zhuǎn)矩增大；電氣阻尼轉(zhuǎn)矩減少，并變?yōu)樨?fù)值。電氣阻尼轉(zhuǎn)矩ΔTD.e=DeΔω由式（3-2）可知：K5>0電氣阻尼轉(zhuǎn)矩>0K5<0電氣阻尼轉(zhuǎn)矩<04電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理由之前所建電力系統(tǒng)模型可得出表達(dá)式如下：由該表達(dá)式易得出：的大小與功角有關(guān)，那么通過實(shí)際研究找到影響的因素，便可以找到影響的因素，進(jìn)一步找到

8、影響系統(tǒng)阻尼的因素，最終找出低頻振蕩的原因。4電力系統(tǒng)低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理從系統(tǒng)接線、運(yùn)行方式、負(fù)載、發(fā)電機(jī)及原