低頻振蕩詳細(xì)講解.ppt

《低頻振蕩詳細(xì)講解.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、互聯(lián)電網(wǎng)低頻振蕩李興源(四川大學(xué))0引言隨著西電東送和全國(guó)聯(lián)網(wǎng)工程的實(shí)施，我國(guó)即將形成世界上屈指可數(shù)的超大規(guī)模復(fù)雜電網(wǎng)。但隨著電網(wǎng)規(guī)模的日趨龐大,局部地區(qū)的擾動(dòng)可能會(huì)影響整個(gè)電網(wǎng)的正常運(yùn)行,甚至出現(xiàn)國(guó)內(nèi)外均未見(jiàn)報(bào)道的一些異常動(dòng)態(tài)行為。如由于電網(wǎng)規(guī)模龐大和復(fù)雜,導(dǎo)致各子網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定水平下降,輸電線路傳輸功率極限較聯(lián)網(wǎng)前更低于熱穩(wěn)極限,我國(guó)已于2003年九月聯(lián)網(wǎng)后觀察到全系統(tǒng)出現(xiàn)頻率低至0.13Hz的超低頻振蕩,暫態(tài)不平衡功率跨區(qū)域傳播,及由于聯(lián)絡(luò)線的功率振蕩幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)期的計(jì)算結(jié)果,致使整個(gè)互聯(lián)電網(wǎng)的阻尼明顯下降等現(xiàn)象。研究造成這些現(xiàn)象的關(guān)鍵因素及機(jī)理;如何抑制這些振蕩;全國(guó)聯(lián)網(wǎng)

2、后是否會(huì)有更低頻的振蕩出現(xiàn)等等,都是急需解決的問(wèn)題。低頻振蕩分為兩種類型：局部模態(tài)（LocalModes）和區(qū)域間模態(tài)（InterareaModes）。局部振蕩模態(tài)是指系統(tǒng)中某一臺(tái)或一組發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)內(nèi)的其余機(jī)組的失步。由于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性時(shí)間常數(shù)相對(duì)較小，因此這種振蕩的頻率相對(duì)較高，通常在1～2Hz之間。區(qū)域間振蕩模態(tài)是指系統(tǒng)中某一個(gè)區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)發(fā)電機(jī)與另一區(qū)域內(nèi)的多臺(tái)發(fā)電機(jī)之間的失步。由于各區(qū)域的等值發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)比較大，因此這種振蕩模態(tài)的振蕩頻率較低，通常在0.1～0.7Hz之間。系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩以后會(huì)產(chǎn)生兩種結(jié)果：一是振蕩的幅值持續(xù)增長(zhǎng)，使系統(tǒng)的穩(wěn)定遭到破壞，甚至引

3、起系統(tǒng)解列；二是振蕩的幅值逐步減小，或通過(guò)恰當(dāng)?shù)拇胧┢较⒄袷?。因此，?duì)電力系統(tǒng)低頻振蕩的機(jī)理進(jìn)行研究，并采取相應(yīng)的抑制措施具有十分重要的意義。1低頻振蕩的發(fā)生機(jī)理（1）欠阻尼機(jī)理自F.Demello在文獻(xiàn)[3]中最先提出低頻振蕩的欠阻尼機(jī)理后，在學(xué)術(shù)界逐漸取得了共識(shí)。這一理論認(rèn)為低頻振蕩是由于在特定情況下系統(tǒng)提供的負(fù)阻尼作用抵消了系統(tǒng)電機(jī)、勵(lì)磁繞組和機(jī)械等所產(chǎn)生的正阻尼，在欠阻尼的情況下擾動(dòng)將逐漸被放大，從而引起系統(tǒng)功率的振蕩。還有一種比較特殊的欠阻尼情況就是當(dāng)擾動(dòng)的頻率與系統(tǒng)固有頻率相同時(shí)，系統(tǒng)可能產(chǎn)生共振機(jī)理的低頻振蕩。文獻(xiàn)[4]指出，若系統(tǒng)阻尼為零或者較小，則由于擾動(dòng)的影

4、響，出現(xiàn)不平衡轉(zhuǎn)矩，使得系統(tǒng)的解為一等幅振蕩形式，當(dāng)擾動(dòng)的頻率和系統(tǒng)固有頻率相等或接近時(shí)，這一響應(yīng)就會(huì)因共振而被放大，從而引起共振型的低頻振蕩。共振機(jī)理的低頻振蕩歸根結(jié)底還是由于系統(tǒng)阻尼不足而引起。這種低頻振蕩具有起振快、起振后保持同步的等幅振蕩和失去振蕩源后振蕩很快衰減等特點(diǎn)，是一種值得注意的振蕩產(chǎn)生機(jī)理。（2）發(fā)電機(jī)的電磁慣性引起的低頻振蕩由于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁繞組具有電感，則由勵(lì)磁電壓在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生的勵(lì)磁電流將是一個(gè)比它滯后的勵(lì)磁電流強(qiáng)迫分量，這種滯后將產(chǎn)生一個(gè)滯后的控制，而這種滯后的控制在一定條件下將引起振蕩。而且由于發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速變化,引起了電磁力矩變化與電氣回路耦合產(chǎn)生機(jī)電

5、振蕩,其頻率為0.2~2Hz。（3）過(guò)于靈敏的勵(lì)磁調(diào)節(jié)引起低頻振蕩為了提高系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定及電壓穩(wěn)定,在電力系統(tǒng)中廣泛采用了數(shù)字式、高增益、強(qiáng)勵(lì)磁倍數(shù)的快速勵(lì)磁系統(tǒng),使勵(lì)磁系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)大大減小。這些快速勵(lì)磁系統(tǒng)可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行變化快速作出反應(yīng),從而對(duì)其進(jìn)行靈敏快速的調(diào)節(jié)控制,從控制方面來(lái)看,過(guò)于靈敏的調(diào)節(jié),會(huì)對(duì)較小的擾動(dòng)做出過(guò)大的反應(yīng),這些過(guò)大的反應(yīng)將對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行超出要求的調(diào)節(jié),這種調(diào)節(jié)又對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生進(jìn)一步的擾動(dòng),如此循環(huán),必將導(dǎo)致系統(tǒng)的振蕩。實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行證明,采用快速勵(lì)磁系統(tǒng)后,低頻振蕩問(wèn)題日益突出。（4）電力系統(tǒng)非線性奇異現(xiàn)象引起低頻振蕩根據(jù)電力系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性理論

6、,系統(tǒng)的特征值實(shí)部為負(fù),則系統(tǒng)是穩(wěn)定的;若特征值出現(xiàn)零值或是實(shí)部為零的一對(duì)虛根,則為穩(wěn)定的臨界狀態(tài);若特征值為正實(shí)數(shù)或是有正實(shí)部的復(fù)數(shù),則都是不穩(wěn)定的。但實(shí)際上,由文獻(xiàn)[7][8]可知,由于系統(tǒng)的非線性特性,系統(tǒng)在虛軸附近將出現(xiàn)奇異現(xiàn)象。即即使系統(tǒng)的特征值全為負(fù)或是有負(fù)的實(shí)部的復(fù)數(shù),在小擾動(dòng)下,非線性造成的分歧也可能使系統(tǒng)的特性和狀態(tài)發(fā)生突變,產(chǎn)生增幅振蕩。（5）不適當(dāng)?shù)目刂品绞綄?dǎo)致低頻振蕩抑制低頻振蕩的過(guò)程,就是調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流if,使它產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩減緩轉(zhuǎn)子在速度變化中的動(dòng)能和未能的轉(zhuǎn)換。但在一些擾動(dòng)中,機(jī)端電源和電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)勵(lì)磁電流的要求會(huì)產(chǎn)生矛盾,使勵(lì)磁調(diào)節(jié)不能同時(shí)滿足二者的

7、要求,甚至起了相反的作用,破壞了系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此,如控制的目的是抑制系統(tǒng)的低頻振蕩,而使用以等與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無(wú)直接聯(lián)系的信號(hào)為輸入控制量的控制方式,則在一定條件下會(huì)引起系統(tǒng)的增幅振蕩。（6）混沌振蕩機(jī)理混沌現(xiàn)象是在完全確定的模型下產(chǎn)生的不確定現(xiàn)象，它是由非線性系統(tǒng)中各參數(shù)相互作用而導(dǎo)致的一種非常復(fù)雜的現(xiàn)象。文獻(xiàn)[10]針對(duì)低頻振蕩的參數(shù)進(jìn)行分析得出了如下結(jié)論：（1）僅有阻尼而無(wú)周期性負(fù)荷擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)混沌振蕩；（2）在周期性擾動(dòng)負(fù)荷的作用下且當(dāng)擾動(dòng)負(fù)荷的值超過(guò)一定范圍的時(shí)候，系統(tǒng)出現(xiàn)混沌振