电力系统低频振荡的产生原因及危害性

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电力系统低频振荡的产生原因及危害性(图文)

https://www.360docs.net/doc/415582448.html, 2010-10-23 10:28:14 互联网浏览:1111 发布评论(0) 介绍电力系统低频振荡的产生原因及危害性、PSS的基本原理、参数、作用及现场试验过程,并对实验结果进行探讨。

关键词:低频振荡励磁调节器电力系统稳定器(PSS)

1 前言

天津大唐盘山发电有限责任公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂,它同原有天津国华盘山发电有限责任公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点,经三条500KV线路向系统送电,地处京津唐负荷中心,对电网稳定起着重要的支撑作用。作为京津唐电网最大的发电机组,其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。

根据国家十五计划实现全国联网的要求,华北电网规定,新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行,为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。应国家电力调度中心要求,2003年6月18日,在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。

2 低频振荡产生原因分析及危害性

电力系统低频振荡在国内外均有发生,通常出现在远距离、重负荷输电线路上,或者互联系统的弱联络线上,在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电力电子技术的快速发展,快速励磁调节器的时间常数大为减少,这有效地改善了电压调节特性,提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值,抵消了系统本身所固有的正阻尼,使系统的总阻尼减少或成为负值,以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息,甚至导致自发的低频振荡,低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。(风险管理世界

https://www.360docs.net/doc/415582448.html,)

低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列,严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。

3 PSS原理及其作用

为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应,人们对传统励磁系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器,向其中注入某些附加控制信号,使之可以提供正的阻尼,平息振荡,这就是PSS最基本的原理。PSS作为一种附加励磁控制环节,即在励磁电压调节器中,通过引入附加信号,产生一个正阻尼转矩,去克服励磁调节器引起的负阻尼,控制量可以采用电功率偏差(△P)、机端电压频率偏差(△f)、过剩功率(△Pm)、和发电机轴速度偏差(△w)以及它们的组合等。它不仅可以补偿励磁调节器的负阻尼,而且可以增加正阻尼,使发电机有效提高遏制系统低频振荡能力。

尽管PSS已是成熟的普遍技术,但它仍是消除互联电网负阻尼低频振荡最经济有效的方法。当系统规模较小、互联程度较低时,系统振荡不明显,PSS整定不为人们所关注。但在当今大电网互联迅速发展的情况下,PSS的作用已经引起人们的高度重视。1994年我国南方联营电网发生的系统振荡事故是典型的一例,事后分析表明,若在此系统的主力机组上加装PSS,可以有效地阻尼振荡,防止有严重后果的动态稳定破坏事故的发生。

4 PSS的构成和传递函数

早期的PSS由分立元件构成,在微机式励磁调节器中PSS由软件构成,我厂3#、4#机组均是哈尔滨电机厂生产的三机无刷励磁发电机组,型号为QFSN-600-2YH,励磁调节器采用英国ROLLS-ROYCE(简称R-R)公司的数字式励磁调节器, PSS完全由软件构成,其PSS输入信号采用发电机电功率即△P,其结构如图1:

图1 电力系统稳定器(PSS)方框图

ROLLS-ROYCE公司的电力系统稳定器(PSS)输入信号为发电机的负电功率信号,由此生成一个相位补偿及增益控制的调节信号以对有功功率振荡产生阻尼作用。

现场运行参数为:PSS自动投入值:0.3PU 功率,返回值0.14PU 功率,Kp=2、Te=10 、T1=2、T2=0.35、T3=4、T4=0.2、T5=0.05、T6=0.08、T7=0.05,PSS输出限幅:±5%

5 PSS实验过程

5.1 励磁系统在线无补偿频率特性的测量

励磁控制系统无补偿频率特性即励磁系统滞后特性。因励磁控制系统滞后特性的存在,加到励磁调节器的附加信号经滞后才能产生附加力矩。测量励磁控制系统滞后特性应测量附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。因为在发电机高功率因数运行时,机端电压对PSS迭加点的滞后角度近似等于附加力矩对PSS迭加点的滞后角度。

实验时,发电机并网运行,记录有功、无功、机端电压值,PSS不投入,用频谱仪将噪音信号加入到调节器的相加点上,测量励磁系统的相频特性。测得的励磁系统在线无补偿相频特性见表1。

表1 励磁系统相频特性

由表1可见,在线无补偿频率特性基本正常,相位滞后比一般的交流励磁机励磁系统稍大些。(励磁机励磁系统约为-40°---150°)

5.2 励磁系统在线有补偿频率特性的测量

有补偿频率特性由无补偿频率特性与PSS单元相频特性相加得到,用来反映PSS相位补偿后的附加力矩相位。DL/T650-1998<<大行汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件>>提出有补偿频率特性在该电力系统低频振荡区

内满足-80°至-135°要求,此角度以机械功率方向为零度。一般试验采用的方法为:(1)断开PSS输入端,在PSS 输入端加噪声信号,测量机端电压相对PSS输入信号的相角。(2)PSS环节的相角加上励磁控制系统滞后相角。

在现场试验中,PSS参数的预选择,可以用以上方法进行,此试验的目的是找出一组较好的PSS参数,并尽量使整个低频振荡频率范围内都得到较好的相位补偿。

由于R-R公司的励磁调节器中未设置PSS输入端,也未有相应的软件,此试验在现场无法进行。因此,由中国电科院技术人员根据厂家提供的PSS的传递函数框图,预设置一组PSS参数,用MATLAB自编程序进行仿真计算。PSS参数:Kp=2 Te=10 T1=2 T2=0.35 T3=4 T4=0.2 T5=0.05 T6=0.08 T7=0.05,计算所得PSS得相频特性见图2、Kp=2.0时幅频特性曲线见图3

将计算所得的各低频振荡频率下PSS相位角Φp与现场测得的在线无补偿频率特性上同频率下励磁系统滞后角Φe相加,得到在线有补偿频率特性计算值。计算所得的在线有补偿频率特性见下表2。

从表2可见,在低频震荡频率0.2Hz-1.7 Hz范围内都基本满足滞后-80°---(-135°)的要求,此组PSS参数是比较合适的。

图2 PSS系统相频特性曲线

图3 Kp=2.0时幅频特性曲线

表2 在线有补偿频率特性计算值

其中:Φ=Φe + Φp

5.3 阶越响应(以4#机组为例)

试验条件:发电机并网运行,P=589.6MW Q=77.4Mvar Vt=19.44KV

先进行PSS不投入时2%电压阶越响应试验。通过调节励磁调节器的输出,在发电机机端产生±2%的阶越,录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图4)。

由图4可见,在PSS未投入运行的条件下,做机端电压±2%阶越响应试验,在上阶越时有功功率产生三摆振荡,振荡频率为1.5Hz。在下阶越时有功功率产生三摆振荡,振荡频率为1.5Hz。

通过自动励磁调节器(AVR)控制屏幕调整PSS增益Kp=0.5,投入PSS,重做±2%阶越试验。通过调节励磁调节器的输出,在发电机机端产生±2%的阶越,录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图5)。

图4 无PSS时的2%电压阶越响应

图5 有PSS(Kp=0.5)时的2%电压阶越响应录波图

由录波图5可见,PSS起到了抑制功率振荡的作用,无论是上阶越还是下阶越时,只产生一摆振荡,振荡频率为1.5Hz。

图6 有PSS(Kp=1.0)时的2%电压阶越响应录波图

相同工况下,通过AVR控制屏幕调整Kp分别为1和2、3继续做±2%阶越试验,录取发电机机端有功功率、机端电压、无功功率、励磁电压波形(见图6、7、8),比较PSS的增益不同时阻尼功率振荡的能力。以找出较合理的PSS增益值。

图7 有PSS(Kp=2.0)时的2%电压阶越响应录波图

由录波图可见,PSS阻尼功率振荡能力随Kp的增大而逐步增强,无论是上阶跃还是下阶跃时,只产生一摆振荡,振荡频率为1.5Hz。

5.4 PSS增益整定

通过以上Kp取不同值时的阶越响应结果可知,PSS阻尼功率振荡能力随Kp的增大而逐步增强,但是增益过大同样会产生不稳定危害,根据图3( Kp=2.0时的幅频特性计算曲线),PSS在0.5Hz-2Hz时的交流放大倍数约为0.3-0.5,已经足够大。由图5至图8录波图结果,认为取Kp=2比较合适。

5.5 PSS反调试验

对于采用发电机电功率信号的PSS,主要的副作用是无功反调,当通过减小原动机的输入功率来减少发电机的出力时,若调整速度较快,发电机的无功输出会突然大幅度增加,几秒后又恢复到原来无功水平。如果增加了有功,则无功会会瞬间大幅度减少,几秒钟后恢复到原来水平。无功反调现象严重时将对系统运行带来不利影响。

试验时,PSS投入运行,按正常运行增减负荷速度改变有功功率,观察调节器输出电压和电流,不出现随有功功率变化而大幅度摆动现象。

图8 有PSS(Kp=3.0)时的2%电压阶越响应录波图

6 实验结论

虽然本次实验出于安全性考虑未作大干扰的系统试验,只做了小干扰的机组实验,但是通过实验结果和录波图可看出PSS在增加系统阻尼,抑制发电机有功率振荡、提高系统稳定性方面有明显的效果。同时由于我厂是三机无刷旋转励磁方式,虽然励磁调节器性能优越,反应速度很快,但是根据三机励磁方式本身特有的局限性,我们相信在自并励等其它快速励磁系统上,PSS的效果会更好。

电力系统低频振荡的产生原因及危害性

电力系统低频振荡的产生原因及危害性(图文) 2010-10-23 10:28:14 互联网浏览: 1111 发布评论( 0) 介绍电力系统低频振荡的产生原因及危害性、PSS的基本原理、参数、作用及现场试验过程,并对实验结果进行探讨。 关键词:低频振荡励磁调节器电力系统稳定器(PSS) 1 前言 天津大唐盘山发电有限责任公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂,它同原有天津国华盘山发电有限责任公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点,经三条500KV线路向系统送电,地处京津唐负荷中心,对电网稳定起着重要的支撑作用。作为京津唐电网最大的发电机组,其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。 根据国家十五计划实现全国联网的要求,华北电网规定,新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行,为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。应国家电力调度中心要求,2003年6月18日,在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。 2 低频振荡产生原因分析及危害性 电力系统低频振荡在国内外均有发生,通常出现在远距离、重负荷输电线路上,或者互联系统的弱联络线上,在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电力电子技术的快速发展,快速励磁调节器的时间常数大为减少,这有效地改善了电压调节特性,提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值,抵消了系统本身所固有的正阻尼,使系统的总阻尼减少或成为负值,以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息,甚至导致自发的低频振荡,低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。(风险管理世界-) 低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列,严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。 3 PSS原理及其作用 为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应,人们对传统励磁系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器,向其中注入某些附加控制信号,使之可以提供正的阻尼,平息振荡,这就是PSS最

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电力系统低频振荡

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高频放大器 使用高频功率放大器的目的是放大高频大信号使发射机末级获得足够大的发射功率。 高频放大器的工作状态是由负载阻抗Rp、激励电压vb、供电电压VCC、VBB等4个参量决定的。如果VCC、VBB、vb 3个参变量不变,则放大器的工作状态就由负载电阻Rp决定。此时,放大器的电流、输出电压、功率、效率等随Rp而变化的特性,就叫做放大器的负载特性。 原理 放大电路所需的通频带由输入信号的频带来确定,为了不失真地放大信号,要求放大电路的通频带应大于信号的频带。如果放大电路的通频带小于信号的频带,由于信号的低频段或高频段的放大倍数下降过多,放大后的信号不能重现原来的形状,也就是输出信号产生了失真。这种失真称为放大电路的频率失真,由于它是线性的电抗元件引起的,在输出信号中并不产生新的频率成分,仅是原有各频率分量的相对大小和相位发生了变化,故这种失真是一种线性失真。 For personal use only in study and research; not for commercial use 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以为窄带和宽带放大器,而最常用的是窄带放大器,它是以各种选频电路作负载,兼具阻变换和选频滤波功能。高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路,它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大,从信号所含频谱来看,输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 本级振荡电路 本级振荡电路图 本级振荡电路采用改进型晶体振荡电路(克拉伯振荡电路),振荡频率由晶振决定,为6MHz,三极管的静态工作点由RP0控制,集电极电流ICQ,一般取0.5mA~4mA,ICQ过大会产生高次谐波,导致输出波形失真。调节RP1可使输出波形失真较小、波形较清晰,RP2用来调节本振信号的幅值,以便得到适当幅值的本振信号作为载波。 混频器 工作频率 混频器是多频工作器件,除指明射频信号工作频率外,还应注意本振和中频频率应用范围。

LC振荡电路的工作原理及特点

简单介绍LC振荡电路的工作原理及特点 LC振荡电路,顾名思义就是用电感L和电容C组成的一个选频网络的振荡电路,这个振荡电路用来产生一种高频正弦波信号。常见的LC振荡电路有好多种,比如变压器反馈式、电感三点式及电容三点式,它们的选频网络一般都采用LC并联谐振回路。这种振荡电路的辐射功率跟振荡频率的四次方成正比,如果要想让这种电路向外辐射足够大的电磁波的话,就必须提高其振荡频率,而且还必须是电路具备开放的形式。 LC振荡电路之所以有振荡,是因为该电路通过运用电容跟电感的储能特性,使得电磁这两种能量在交替转化,简而言之,由于电能和磁能都有最大和最小值,所以才有了振荡。当然,这只是一个理想情况,现实中,所有的电子元件都有一些损耗,能量在电容和电感之间转化是会被损耗或者泄露到外部,导致能量不断减小。所以LC 振荡电路必须要有放大元件,这个放大元件可以是三极管,也可以是集成运放或者其他的东西。有了这个放大元件,这个不断被消耗的振荡信号就会被反馈放大,从而我们会得到一个幅值跟频率都比较稳定的信号。 开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。 LC振荡电路物理模型的满足条件 ①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。 ②电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。 ③LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。 能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。 振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。 充电完毕(放电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。 放电完毕(充电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。 充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。 放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。 在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的

电力系统振荡的原因及危害知识讲解

电力系统振荡的原因 及危害

电力系统振荡的原因及危害 1前言 XXXX公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂,它同原有XXXX公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点,经三条500KV 线路向系统送电,地处京津唐负荷中心,对电网稳定起着重要的支撑作用。作为京津唐电网最大的发电机组,其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。 根据国家十五计划实现全国联网的要求,华北电网规定,新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行,为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。应国家电力调度中心要求,2003年6月18日,在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。 2低频振荡产生原因分析及危害性 电力系统低频振荡在国内外均有发生,通常出现在远距离、重负荷输电线路上,或者互联系统的弱联络线上,在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电力电子技术的快速发展,快速励磁调节器的时间常数大为减少,这有效地改善了电压调节特性,提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值,抵消了系统本身所固有的正阻尼,使系统的总阻尼减少或成为负值,以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息,甚至导致自发的低频振荡,低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。(风险管理世界 低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列,严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。 3PSS原理及其作用 为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应,人们对传统励磁系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器,向其中注入某些附加控制信号,使之可以提供正的阻尼,平息振荡,这就是PSS最基本的原理。PSS作为一种附加励磁控制环节,即在励磁电压调节器中,通过引入附加信号,产生一个正阻尼转矩,去克服励磁调节器引起的负阻尼,控制量可以采用电功率偏差(△P)、机端电压频率偏差(△f)、过剩功率(△Pm)、和发电机

产生自激振荡的条件

产生自激振荡的条件 假设图示电路中:先通过输入一个正弦波 信号,产生一个输出信号,此时,以极快的速度 使输出信号,通过反馈网络送到输入端,且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”,同时切断原输入信号, 由于放大器本身不能识别此时 的输入究竟来自信号源,还是来自本身的输出,既然切换前后 的输入信号“一模一样” ,放 大器就一视同仁地给予放大,形成: 输出T 反馈T 输入T 放大T 输出T 反馈T 这是一个循环往复的过程,放大器就构成了一个“自给自足” 的自激振荡器。 上述假设指出:只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模 一样” 。才能产生自激振 荡,“一模一样”就是自激振荡的条件一一亦称平衡条件。 ■■■是正弦波,而描述正弦波的三要素是:振幅、频率和相位。 振幅相等;相位相同(若相位总相同,则频率和初相一定都相 等) 因为自激振荡是一个正反馈放大器,故可用反馈的概念来描述 振荡条件。 _F uAu U^__ A 厂u A u U i ■ ■ A u F u 由于Au 和Fu 都是复数 代二 A u e j A F u 二 F u e j F U 5 二U i U 5 =Ui U f ------- 二 1 U i j( -A - -F )

此式要成立,则必有AuFu " , \ > =2( n =0.1.2…)「A u F u =仁振幅平衡条件 b A+件=2 n冗 (n = 0.1.2…)相位平衡条件(正反馈相移为0、2兀……)

要维持自激振荡必须满足这两个条件: (可以用荡秋千为例说明两个条件) -一要“顺势”(相位平衡条件) 二要用力足够(振幅平衡条件) 保证两个条件,秋千才能等幅摆动。其中“顺势” (更重要,顺势才能省力) *回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况: 负反馈放大器中,为了改善电路的性能,引入的是负反馈,即 U i = (U f U i ) ?A +申卩=±(2n +1)n (n = 0.1.2…) 这种情况是要设法避免的。 但我们若要使放大器产生振荡时,就要有意识地将电路接成正反馈。 *振荡的建立与稳定 实际上,振荡不需要上述假设就可建立起来。 接通电源的瞬间,总会有通电瞬间的电冲击、 电干扰、晶体管的热噪声等, 尽管这些噪 声很微弱,也不是单一频率的正弦波,但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。 在 不断放大T 反馈T 选频T 放大T 反馈T 选频…的过程中, 振荡就可以自行建立起来。 这个过 程可简述为; 电干扰T 放大T 选频T 正反馈T 放大T 选频T 正反馈T … 显然,建立过程中,每一次反馈回来的信号都比前一次大。那么, 振荡输出会不会无休 止的增长呢? U i'二U i -U f =o (深度负反馈的条件) 一旦在多级放大电路的低频或高频段上,附加相移 A F =(2 n 1)二(n =1.12 ) (深度负反馈条件下的自激条件)(Af A 1 AF 中的 1 AF =0) 负反馈变成了正反馈

自激振荡的应用分析

自激振荡的应用分析 ( 安庆师范学院物理与电气工程学院安徽安庆 246011) 摘要:自激振荡电路广泛应用于信号产生电路中,有关它的应用和消除方法是电子电路中的热门话题。本文从自激振荡的工作原理出发,详细分析了自激振荡在RC 振荡电路和LC 振荡电路中的工作原理,最后讨论了自激振荡的抑制方法。 关键词:自激振荡,RC 自激振荡,LC 自激振荡,自激振荡的消除 1引言 自激振荡常用于正弦波发生器、交流控制信号等。自激振荡的应用于许多电路,如正弦波振荡器广泛用于各种电子设备中,在模拟电子技术中属于必不可少的一种元件。它是一种不需要输入信号控制就能自动地将直流能量转换为特定频率和振幅的正弦交变能量的电路。常见的自激振荡电路如RC 振荡电路和LC 振荡电路。RC 振荡电路中,RC 网络既是选频网络又是正反馈电路中的一部分。该电路特点是电路简单,经济但稳定性不高。相比之下还有LC 振荡电路,LC 振荡器的选频网络是LC 谐振回路,它们的振荡频率都比较高,LC 振荡电路的特点是频率范围宽,容易起振,但频率稳定性不高。 本文从自激振荡的产生原理入手,进而讨论其抑制方法及应用。正弦波振荡电路用来产生一定频率和幅值的正弦交流信号。它的频率范围很广,可以从一赫兹以下到几百兆赫兹以上;输出功率可以从几毫瓦到几十千瓦;输出的交流电能是从电源的直流电能转换而来的。 2自激振荡的概念和形成条件以及自激振荡的稳定 自激振荡就是电路中有一部分信号从输出端反馈到输入端,反馈回的信号加强了电路的振荡。下面以常见的负反馈放大电路和正反馈放大电路为例解释一下自激振荡[1]。 Xi Xf Xi ’ 放大电路 反馈网络 正向传输反向传输 Xo 图1负反馈放大电路 Xi Xf Xi ’放大电路 反馈网络 正向传输 反向传输 Xo 图2正反馈放大电路 比较图1和 图2就可以明显地看出负反馈放大电路和正反馈振荡电路的区别了。由于振荡电路的 输入信号i X =0,所以i X =f X 。由于正、负号的改变,有反馈的放大倍数为:

电力系统振荡的结果及处理方式

电力系统振荡的结果及处理方式 2012/7/13 15:35:41 当发生短路或突然有大负荷切除或投入时,发电机与大系统之间的功角会发生变化,发电机的输出功率就会沿着发电机的功角特性曲线来回摆动,这就是电力系统的振荡。 电力系统振荡的结果有两种:一个是发电机的输出功率和负载能重新在一个点上实现平衡,经过一段时间的振荡后重新达到稳定,保持同步运行。一个是发电机的输出功率和负载能无法再在任何一个点上实现平衡,从而导致发电机失去同步。 发电机的原动机输入力矩突然变化,如:水轮机调速器不正常动作;系 统发生突然短路;大机组或大容量线路突然变化等。通常,短路是引起 系统振荡,破坏稳定运行的主要原因。 电力系统振荡的预防:预防是多方面的,有继电保护上的要求,如快速切断故障线路;也有运行操作上的要求,如避免使发电机的容量大于被 投入空载线路的充电功率,避免发电机带空载线路启动和以全电压向空载线路合闸;也有设计上的考虑,如避免发生发电机的次同步共振。 系统振荡有多种:异步振荡、同步振荡、低频振荡 异步振荡——其明显特征是,系统频率不能保持同一个频率,且所有电气量和机械量波动明显偏离额定值。如发电机、变压器和联络线的电流表,功率表周期性地大幅度摆动;电压表周期性大幅摆动,振荡中心的

电压摆动最大,并周期性地降到接近于零;失步的发电厂间的联络的输 送功率往复摆动;送端系统频率升高,受端系统的频率降低并有摆动。 引起电力系统异步振荡的主要原因: 1、输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏; 2、电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间 发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏; 3、环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引启动稳定破坏而失去同步; 4、大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏; 5、电源间非同步合闸未能拖入同步。 异步系统振荡的一般现象: (1)发电机,变压器,线路的电压,电流及功率周期性的剧烈摆动,发 电机和变压器发出有节奏的轰鸣声。 (2)连接失去同步的发电机或系统的联络线上的电流和功率摆动得最大。电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心,每一周期约降低至零一次。(3)失去同期的电网,虽有电气联系,但仍有频率差出现,送端频率高,受端频率低并略有摆动。 同步振荡——其系统频率能保持相同,各电气量的波动范围不大,且振荡在有限的时间内衰减从而进入新的平衡运行状态。 低频振荡——在电力系统中,发电机经输电线路并列运行时,在负荷突变等小扰动的作用下,发电机转子之间会发生相对摇摆,这时电力系统

电力系统的低频振荡

发电机的转子角、转速,以及相关电气量,如线路功率、母线电压等发生近似等幅或增幅的振荡,因振荡频率较低,一般在0.1-2.5Hz,故称为低频振荡。 其产生的原因主要为电力系统中发电机并列运行时,在扰动下发生发电机转子间的相对摇摆,并在缺乏阻尼时持续振荡导致。 低频振荡是随着电网互联而产生的。联网初期,同步发电机之间联系紧密,阻尼绕组可产生足够的阻尼,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技术的广泛采用,以及受经济性、环保等因素影响下电网的运行更加接近稳定极限,在世界各地许多电网陆续观察到低频振荡。 大致可分为局部模式振荡和区域间模式振荡两种。一般来说,涉及机组越多、区域越广,则振荡频率越低。 低频振荡的多重扰动特征 一般认为,低频振荡是电力系统在遭受扰动后联络线上的功率摇摆。系统动态失稳是扰动后由于阻尼不足甚至是负阻尼引起的发散振荡导致的。失稳的因素主要是系统电气阻尼不足或缺乏合适的有功配合,通常是由以下几种扰动引发的:(1)切机;(2)输电线故障或保护误动;(3)断路器设备事故;(4)损失负荷。扰动现象一般要经历产生、传播、消散的过程,在传播过程中可能引起新的扰动,同时针对扰动的操作本身也是一种扰动。所以,这些情况往往不是孤立的,而是相互关联的,在时间、空间上呈现多重现象。这就是多重扰动存在的实际物理背景。持续恶化的互相作用最终将导致系统失稳、解列,形成大规模的停电事故。 电厂系统低频振荡的现象及处理 主要现象:系统频率在一定范围内振荡,且具有与同步振荡类似现象。 处理: 1) 应根据振荡频率、振荡分布等信息正确判断低频振荡源; 2) 如振荡源为本厂,则降低机组有功,直至振荡平息; 3) 提高振荡区域系统电压; 4) 若有运行机组PSS未投入,应立即将其投入。

二滩水电厂低频振荡现象及根源分析

二滩水电厂低频振荡现象及根源分析 庞晓艳 李明节 梁汉泉 陈苑文  四川省电力公司调度中心    摘要:本文介绍了二滩水电厂多次出现的低频振荡现象和机组励磁系统,分析了低频振荡现象发生的背景和根源。现场试验表明,机组励磁系统设计存在缺陷,其伏特/赫兹(V/Hz)限幅环节限制了PSS输出信号。在二滩机组带满负荷运行,多台机组增加励磁调压时,多台机组PSS功能同时退出,致使PSS功能未能真正发挥作用。这些教训对大容量机组励磁系统设计、调试及运行等具有指导意义。 关键词:低频振荡;电力系统稳定器(PSS);伏特/赫兹(V/Hz)限制 一前言 二滩水电厂位于四川省西南部攀枝花地区,装机容量6550MW,经1100多公里的500kV输电通道向川渝和华中电网送电。根据川渝孤立电网、川渝-华中互联电网的小干扰稳定性分析,在二滩大功率远距离输电方式下,系统均存在1个与二滩、宝珠寺和铜街子机组强相关的负阻尼振荡模式。为此在二滩、宝珠寺和铜街子机组励磁系统中,投入了电力系统稳定器(以下简称PSS)附加控制功能,并经过现场调试投入运行,而且时域数字仿真表明,系统PSS配置方案可以明显改善系统阻尼特性,防治低频振荡现象的发生。  但是自2001年8月以来,二滩水电厂已多次发生低频振荡现象,而且电厂现场打印记录显示机组PSS功能一直处于投运状态。为了弄清低频振荡发生的根源,我们对多次发生低频振荡的背景和二滩机组励磁系统进行了分析,并通过现场试验,最终查明了低频振荡的根源。本文将介绍二滩水电厂多次出现的低频振荡现象、机组励磁系统及现场试验情况等,提出了在大容量机组及励磁系统设计、调试和实际运行中需注意的问题。 二低频振荡现象及特点 1.2001年8月3日低频振荡 20:47 因负荷中心电压低,四川省调通知二滩将电压调至电压曲线上限,二滩5台机组相继增加了励磁。 20:48 二滩汇报电压在532KV至539KV之间波动。 20:53 龚嘴电厂汇报7台机有功、无功均在波动,无功摆动大,有功摆动小。 20:54 洪沟站汇报500KV、220KV所有电流表计均在摆动;龙王站汇报电压在510-520KV之间波动;江油电厂汇报机组励磁电流波动大;映秀湾汇报110KV有功波动大,电压基本无波动。

产生自激振荡条

产生自激振荡的条件 假设图示电路中:先通过输入一个正弦波 信号,产生一个输出信号,此时,以极快的速度 使输出信号,通过反馈网络送到输入端,且使 反馈信号与原输入信号“一模一样”,同时切断原输入信号,由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源,还是来自本身的输出,既然切换前后的输入信号“一模一样”,放大器就一视同仁地给予放大,形成: 输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→…… 这是一个循环往复的过程,放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。 上述假设指出:只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。才能产生自激振荡,“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。 i U U =5 是正弦波,而描述正弦波的三要素是:振幅、频率和相位。 i U U =5 振幅相等;相位相同(若相位总相同,则频率和初相一定都相等) 因为自激振荡是一个正反馈放大器,故可用反馈的概念来描述振荡条件。 当f i U U =时 u u i u u i f A F U U A F U U ===11 由于u A 和u F 都是复数 A j u u e A A φ= F j u u e F F ?= )(1F A j u u u u e F A F A ??+==∴ 此式要成立,则必有1=u u F A ,π??n F A 2=+( 2.1.0=n ) ∴ 1=u u F A 振幅平衡条件 π??n F A 2=+( 2.1.0=n )相位平衡条件 (正反馈相移为0、2π……)

要维持自激振荡必须满足这两个条件: (可以用荡秋千为例说明两个条件) 一要“顺势”(相位平衡条件) 二要用力足够(振幅平衡条件) 保证两个条件,秋千才能等幅摆动。其中“顺势”(更重要,顺势才能省力) * 回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况: 负反馈放大器中,为了改善电路的性能,引入的是负反馈,即'(i f i U U U +=) o U U U f i i =-= ' (深度负反馈的条件) 一旦在多级放大电路的低频或高频段上,附加相移 12.1()12(=+=+n n F A π??) 使0'==+i f i U U U (深度负反馈条件下的自激条件)(F A A A f +=1中的01=+F A ) 1+=u u F A 1-=F A u 负反馈变成了正反馈 2.1.0()12(=+±=+n n F A π ??) 这种情况是要设法避免的。 但我们若要使放大器产生振荡时,就要有意识地将电路接成正反馈。 * 振荡的建立与稳定 实际上,振荡不需要上述假设就可建立起来。 接通电源的瞬间,总会有通电瞬间的电冲击、电干扰、晶体管的热噪声等,尽管这些噪声很微弱,也不是单一频率的正弦波,但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。在不断放大→反馈→选频→放大→反馈→选频…的过程中,振荡就可以自行建立起来。这个过程可简述为; 电干扰→放大→选频→正反馈→放大→选频→正反馈→… 显然,建立过程中,每一次反馈回来的信号都比前一次大。那么,振荡输出会不会无休止的增长呢?

电力系统振荡的原因及危害

电力系统振荡的原因及危害 1前言 XXXX公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂,它同原有XXXX公 司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点,经三条500KV线路向系统送电,地处京津唐负荷中心,对电网稳定起着重要的支撑作用。作为京津唐电网最大的发电机组,其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。 根据国家十五计划实现全国联网的要求,华北电网规定,新建大型发电机组励磁 系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行,为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。应国家电力调度中心要求,2003 年6月18日,在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。 2低频振荡产生原因分析及危害性 电力系统低频振荡在国内外均有发生,通常出现在远距离、重负荷输电线路上, 或者互联系统的弱联络线上,在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电力电子技术的快速发展,快速励磁调节器的时间常数大为减少,这有效地改善了电压调节特性,提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值,抵消了系统本身所固有的正阻尼,使系统的总阻尼减少或成为负值,以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息,甚至导致自发的低频振荡,低频振荡的频率一般在0.2-2Hz之间。(风险管理世界 低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系统或机组与系统之间的失步而解列, 严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网安全稳定运行的重要课题之一。 3PSS原理及其作用 为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能避免其负阻尼效应,人们对传统励磁 系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器,向其中注入某些附加控制信号,使之可以提供正的阻尼,平息振荡,这就是PSS最基本的原理。PSS作为一种附加励磁控制环节,即在励磁电压调节器中,通过引入附加信号,产生一个正阻尼转矩,去克服励磁调节器引起的负阻尼,控制量可以采用电功率偏差(△P)、机端电压频率偏差(△f)、过剩功率(△Pm)、和发电机轴速度偏差(△w)以及它们的组合等。它不仅可以补偿励磁调节器的负阻尼,而且 可以增加正阻尼,使发电机有效提高遏制系统低频振荡能力。 尽管PSS已是成熟的普遍技术,但它仍是消除互联电网负阻尼低频振荡最经济有效的方法。当系统规模较小、互联程度较低时,系统振荡不明显,PSS整定不为人们所关注。但在当今大电网互联迅速发展的情况下,PSS的作用已经引起人们的高度重视。1994

低频振荡问题综述

电力系统低频振荡分析综述 1. 低频振荡概念 电力系统在某一正常状态下运行时,系统的状态变量具有一个稳态值,但是电力系统几乎时刻都受到小的干扰影响,如负荷的随机变化或风吹架空线摆动等。当系统经受扰动后,其运行状态会偏离原来的平衡点,这时希望系统在阻尼的影响下经历一个振荡过程,回到稳定的平衡运行点。在这一过程中,如果系统的阻尼不足则会出现或观测到电力系统的低频振荡现象。 所谓的低频振荡,一般有如下的定义描述。电力系统中的发电机经输电线路并列运行时,在某种扰动作用下,发生发电机转子之间的相对摇摆,当系统缺乏正阻尼时会引起持续的振荡,输电线路上的功率也发生相应的振荡。这种振荡的频率很低,范围一般是,称其为低频振荡[1]。 在互联电力系统中,低频振荡是广泛存在的现象。根据当今电力系统中出现过的低频振荡现象来看,功率振荡的频率越低时,涉及到的机组相对地就越多。研究中,按低频振荡的频率大小和所涉及的范围将其分为两类[2]或者说两种形式。 一种为区域内的振荡模式,涉及同一电厂内的发电机或者电气距离很近的几个发电厂的发电机,它们与系统内的其余发电机之间的振荡,振荡的频率约为。

另一种为互联系统区域间的振荡模式,是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,其频率范围约为。 关于这两种分类,可以在应用发电机经典二阶模型,并利用小干扰分析法说明低频振荡的过程中,通过讨论机组间的电气距离定性地分析出来,在本文后面的简单数学模型分析中将有说明。 由扰动引发的低频振荡受许多因素的影响,研究认为,当今电力系统发生低频振荡问题大多是由系统的阻尼不足引起。而一般来说,发电机转子在转动过程中受到机械阻尼作用,转子闭合回路、转子的阻尼绕组会产生电气阻尼作用。从互联系统自身来看,系统本身具有的自然正阻尼微弱性是发生低频振荡的内在因素。当然,在电力系统发生低频振荡时,往往是在系统中产生了负阻尼,这种负阻尼效应,使得总体的正阻尼作用减小甚至使系统的阻尼变为负。 研究认为,关于系统产生负阻尼的原因,较为确定的结论[3]有:发电机的励磁系统,尤其是高顶值倍数快速励磁系统会引起系统负阻尼;电网负荷过重时也会使系统阻尼下降;电网互联也可能导致系统的阻尼降低。 2. 简单的数学分析 由上所述,一般负担电压控制、无功功率分配等任务的发电机的励磁系统,在系统中可以提高同步发电机并联运行的稳定性,但它在

电力系统振荡的原因及危害

电力系统振荡的原因及危害 1 前言 XXXX公司是装机容量为2×600MW的新建大型火力发电厂,它同原有XXXX公司的2×500MW俄罗斯汽轮机组构成一个电源点,经三条500KV线路向系统送电,地处京津唐负荷中心,对电网稳定起着重要的支撑作用。作为京津唐电网最大的发电机组,其发电机励磁系统性能的优劣对华北电网的稳定运行具有举足轻重的影响。 根据国家十五计划实现全国联网的要求,华北电网规定,新建大型发电机组励磁系统应有系统稳定措施并调整好后才能并网运行,为此我厂先后完成了对3#、4#机组的电力系统稳定器(PSS)定值整定和试验工作,实验效果明显。应国家电力调度中心要求,2003年6月18日,在华北电力调度局方式处的组织下PSS正式投入运行。 2 低频振荡产生原因分析及危害性

电力系统低频振荡在国内外均有发生,通常出现在远距离、重负荷输电线路上,或者互联系统的弱联络线上,在采用快速响应高放大倍数励磁系统的条件下更容易出现。随着电力电子的快速发展,快速励磁调节器的时间常数大为减少,这有效地改善了电压调节特性,提高了系统的暂态稳定水平。但由于自动励磁调节器产生的附加阻尼为负值,抵消了系统本身所固有的正阻尼,使系统的总阻尼减少或成为负值,以至系统在扰动作用后的功率振荡长久不能平息,甚至导致自发的低频振荡,低频振荡的频率一般在 0.2-2Hz之间。(风险管理世界 低频振荡会引起联络线过流跳闸或系统与系 统或机组与系统之间的失步而解列,严重威胁电力系统的稳定。解决低频振荡问题成为电网稳定运行的重要课题之一。 3 PSS原理及其作用 为了既能利用高放大倍数的励磁调节器又能 避免其负阻尼效应,人们对传统励磁系统进行了改进。对一个可能引起负阻尼的励磁调节器,向其中注入某些附加控制信号,使之可以提供正的阻尼,平息振荡,

电力系统低频振荡

电力系统低频振荡综述 1 研究背景和意义: 随着互联的电力系统规模不断扩大,电力系统的稳定性问题也越来越突出。20世纪60年代美国的西北联合系统与西南联合系统进行互联运行时,发生了功率的增幅振荡,最终破坏了大系统间的并联运行。自此之后,低频振荡一直是电力系统稳定运行中备受关注的重要问题之一。除此之外,日本、欧洲等也先后发生过低频振荡。在我国,随着快速励磁装置使用的增加,也出现了低频振荡现象[1],如:1983 年湖南电网的凤常线、湖北电网的葛凤线;1994 年南方的互联系统;1998 年、2000年川渝电网的二滩电站的电力送出系统;2003 年2、3 月南方--香港的交直流输电系统;2005 年10 月华中电网等。以上电网都曾发生全网性功率振荡。电力系统低频振荡一旦发生,将严重威胁电网的安全稳定运行,甚至可能诱发连锁反应事故,造成严重的后果[2]。因此,对低频振荡进行深入研究并分析其控制策略具有十分重要的意义。 我国的超大规模交流同步电网的互联以及交直交混合互联电网已经初具规模,并且发展迅速。2011年12月,由我国自主研发、设计、制造和建设的,目前世界上运行电压最高、输电能力最强、技术水平最先进的交流输电工程——1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程扩建工程正式投入运行;2012年3月,锦屏-苏南±800千伏特高压直流输电线路工程全线贯通。仿真分析和现场试验结果表[3-4]:跨区交流联网特别是弱联系交流联网将带来大扰动的暂态稳定问题和小扰动的动态稳定问题,其中,大扰动后暂态功率的大范围传播和0.1Hz左右的超低频振荡对互联电网的安全构成威胁,应采取有效

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