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分析了弱电源电网低频振荡问题的形成机理，论述了振荡现象出现的原因，并如何防范和解决振荡问题，提出了相应的解决对策。
标签：低频振荡；分析；防范
随着电力系统的快速发展，远距离、负荷重输电系统已逐步投入运行，快速自动励磁调节器与快速励磁系统的应用与普及，使得电力系统面临着各类低频振荡问题，对电力系统的运行造成了很大影响。深入分析和探索电网低频振荡问题，对于电力系统的可靠运行有着极大的现实意义。 1 低频振荡的形成机理
电力系统中，发电机经输电线路处于并列运行状态时，在扰动的影响下，发电机转子间会出现互相摇摆的现象，且在缺乏弱阻尼或是负阻尼时，其振荡频率将保持在0. 2-2. 5H，一般也叫低频振荡。与此同时，在输电线路上，同样也会出现这样的振荡现象。发电机电磁力矩通常可分为同步力矩（PE）与阻尼力矩两种类型，前者和转子角度变化率的相位相同，而后者
则与转速偏差（也就是转子速度变化率）的相位相同。假如同步力矩不够，则可能出现滑行失步现象；而如阻尼力矩过小，则可能引起振荡失步。现有的研究大多表明：低频振荡的形成机理，即在某种特定情形下，系统所具有的负阻尼作用与系统电机、机械以及励磁绕组等方面的正阻尼相互抵消，导致系统总阻尼变小甚至为负，当系统阻尼较大时，自发振荡很少会出现，且在扰动后会很快消失；当系统阻尼>零，阻尼相对偏小的情况下（弱阻尼），受扰动影响，振荡可能需要较长时间后方可平息如果振荡平息前又发生了新的扰动，那么我们观察到的持续振荡现象可能会时大时小：当系统阻尼<0（负阻尼），则可能会形成自发振荡，且幅值还会慢慢上升。
2 电力系统低频振荡原因分析展频
迄今为止，对于低频振荡的诱因尚无确切定论，最广泛接受的是欠阻尼机理。然而，该机理仍无法解释系统出现的各种异常动态行为。为此，近年来强迫振荡机理和谐振机理等其他机理解释重新成为人们讨论的热点。一是模态谐振机理，电力系统的线性和模态随参数的变化而变化，当两个或多个阻尼振荡模态变化至接近或者相同的状态，由于相互影响导致一个状态变得不稳定。若此时系统的线性化模型是非对角化的，就称之为强谐振状态；
反之，为弱谐振状态。二是共振（强迫谐振）机理。电力系统强迫振荡的理论指出，持续的周期性小扰动会引起系统的强迫振荡，当扰动频率接近系统固有频率时。会引起频率谐振，导致大幅度的强迫功率振荡。
研究表明，水电厂和电网两者间之所以会出现低频振荡现象，其诱因大体有下列几种：1）水电厂和电网间产生了弱连接；2）送电距离过长；3）水电厂发电机组大多采用自并励快速励磁方式；4）在汛期满负荷时，水电厂发电时间相对较为集中；5）快速增 、无功负荷，或是大容量发电、变电设备被切除，环状电网系统骤然开环等。上述分析的原因，在弱电源电网振荡事件中得到了有效印证；例如，贵州“H .9’’ 振荡出现前，黔江地区水电和主网知识通过220KV秀山变电站进行电气供电，且220 KV秀山变电站与150 km距离较为接近，属于距离长、弱联系送电，网架结构相对比较薄弱，振荡当天，秀山变电站1台主变检修，导致电气联系迅速被弱化，我们分析这种弱电网低频振荡现象，可能是由于快速调增发电机有功负荷所引起。上饶地区小水电装机众多，容量小且点多分散，与主网的多是弱联系。应注意采取低频振荡抑制措施。
3 低频振荡的抑制措施
3.1技术措施
3.1.1电力系统稳定器（SPS）
电力系统稳定器（SPS）属于发电机励磁中的附加控制单元，可在保证励磁系统电压环性能不变的基础上，有效增强系统阻尼， 其对励磁系统所拥有的暂态特性也不会造成影响。SPS具有设备少、操作简单、效果明显等优势，且因PSS和快速励磁系统的频率特性有很好的匹配性，使得SPS能获得更好的效果。基于此，SPS对于快速励磁的小水电发电机组而言更为适宜，它能有效抑制系统的低频振荡。
点火装置>磁石电话机3.1.2加装FACTS装置
在电网系统中，FA CTS巧元件对于维持某点的电压水平，使电力系统保持暂态稳定性，以及消除系统功率振荡问题等方面，有很好的应用效果。因FACTS调节迅速且较为灵活，因此其元件常被用于抑制低频振荡。以往的FACST控制方式，多是以维持系统中某节点电压等为标准，不过在电压控制较强的情况下，能有效削弱FACTS向系统提供阻尼的能力。基于此，FACST的控制目标还应确保其能为系统提供正阻尼，从而不断提高系统的暂态稳定性。
3.1.3高压直流输电系统（HVDC）调制
VH DC实质上是对SPS的一种有效补充。在交直流输电线路联合运行的状态下，直流输电的功率也能得到有效控制。基于此，我们将交流输电线路控制回路上的低频功率振荡信号迁入到直流输电线路的控制回路中，可削弱和减少低频振荡。例如，使用双侧频率调制，则可有效提高互联电网的动态稳定性。
3.2管理措施
首先，应该推进特高压电网建设。增设网架，缩短重负荷输电线路、缩短送和受电端两者间的电气距离。其次，认真分析和计算地区电网动态稳定性。了解电网主要振荡模式及其稳定水平，尤其是要认真计算分析主要电源线路检修或某些特殊的运行方式，及时制定和实施相应的运行控制与事故处理预案，为电网的安全运行提供及时有效的指导。在分析和计算地区电网动态稳定的前提下，还应根据地区电网主断面与电厂送出的实际控制需求，实施相应的运行方案，避免超极限运行。值得一提的是，部署运行方式时，应尽可能避免选择大容量的单线路送电方式。再者，探索地区电网和主网两者间的同步振荡解列措施，如地区电网同主网间出现了低频振荡现象，可通过安装振荡解列装置，或采取解列措施来
将振荡源切断，将低频振荡的影响降至最低。
4 结论
远距离弱联系输电和机组快速励磁的励磁系统，都可能会带来低频振荡问题。同样，某些运行方式的选择，也可能诱发低频振荡的发生。我们应深入分析和探索电力系统低频振荡的发生规律，优化提升电网运行管理，采取经济有效的技术手段抑制电网低频振荡，从而避免因低频振荡而出现大范围停电现象，为保障国家安全和社会经济的发展提供稳定的电力供应。
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