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电力系统振荡研究进展

汇报人：

2024-01-24

引言

电力系统振荡基本概念与分类

电力系统振荡数学模型与仿真方法

电力系统振荡稳定性分析方法研究

电力系统振荡抑制措施与策略研究

电力系统振荡监测与诊断技术研究进展

总结与展望

contents

目

录

01

引言

电力系统振荡是电力系统中常见的动态问题之一，它可能导致系统失稳、设备损坏甚至引发大面积停电，对电力系统的安全稳定运行具有重要影响。

电力系统振荡问题的重要性

电力系统振荡问题具有非线性、时变性和不确定性等特点，使得对其进行分析和控制变得非常困难。

振荡问题的挑战性

深入研究电力系统振荡问题，对于提高电力系统的稳定性、保障电力供应的安全性和可靠性具有重要意义。

研究意义

国内研究现状

国内在电力系统振荡领域的研究主要集中在振荡机理分析、振荡源定位、振荡抑制措施等方面，取得了一定的研究成果。

国外研究现状

国外在电力系统振荡领域的研究起步较早，已经在振荡分析方法、振荡控制策略等方面取得了重要突破。

发展趋势

随着新能源的大规模接入和电力系统的智能化发展，电力系统振荡问题将变得更加复杂多变。未来，电力系统振荡研究将更加注重多学科交叉融合、智能化分析方法和实际应用等方面的探索。

02

电力系统振荡基本概念与分类

电力系统振荡是指系统中发电机、负荷等元件之间相对角度的周期性变化，导致系统电压、电流等电气量发生波动。

定义

振荡频率通常较低，可能引发系统失稳，对设备安全及电能质量造成严重影响。

特点

03

超同步振荡

频率高于系统额定频率，通常与电力电子装置等非线性元件有关。

01

低频振荡

频率范围在0.2-2.5Hz之间，主要由系统缺乏阻尼或负阻尼引起。

02

次同步振荡

频率低于系统额定频率，由发电机轴系扭振与电气系统相互作用引发。

系统结构因素

设备因素

控制策略因素

外部扰动因素

电网互联、长距离输电等导致系统阻尼降低，易引发振荡。

自动电压控制（AVC）、自动发电控制（AGC）等控制策略不合理或失效，可能导致振荡。

发电机、变压器、电力电子装置等设备参数配置不当或故障，可能引发振荡。

如雷击、短路故障等外部因素，可能引发系统振荡。

03

电力系统振荡数学模型与仿真方法

建立适用于电力系统振荡分析的数学模型，如微分方程、差分方程或状态空间模型等。

根据电力系统的实际参数和运行条件，合理设置模型的参数，如发电机参数、负荷参数、网络参数等。

考虑电力系统的非线性特性，对模型进行必要的线性化或近似处理，以便于分析和仿真。

01

将仿真结果与电力系统的实际运行数据进行对比，验证仿真模型的准确性和有效性。

02

对仿真误差进行分析，找出误差来源及影响因素，提出改进措施以提高仿真精度。

03

针对不同类型的电力系统振荡问题，对仿真模型进行适应性改进和优化，提高模型的通用性和实用性。

04

电力系统振荡稳定性分析方法研究

特征值分析法

通过求解系统状态矩阵的特征值来判断系统稳定性，适用于小扰动下的稳定性分析。

频域分析法

利用傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，通过分析系统频率响应特性来判断稳定性。

模态分析法

基于模态叠加原理，将系统响应表示为各模态响应的线性组合，通过分析模态参数来判断稳定性。

混沌理论

研究系统随时间变化而表现出的复杂、无序的行为，通过分析混沌特性和吸引子来判断稳定性。

Lyapunov指数法

通过计算系统相空间中相邻轨迹的指数分离程度来判断稳定性，适用于非线性振荡的分析。

分岔理论

研究系统随参数变化而发生结构不稳定的现象，通过分析分岔类型和分岔点来判断系统稳定性。

特征值分析法优点

分岔理论优点

混沌理论优点

Lyapunov指数法优点

模态分析法优点

频域分析法优点

理论成熟，计算简便；缺点：难以处理强非线性问题，对模型精度要求较高。

能够直观反映系统频率响应特性；缺点：难以处理非线性问题，对输入信号要求较高。

能够详细分析系统各模态特性；缺点：计算量大，对模型精度要求较高。

能够揭示系统结构不稳定的本质；缺点：理论复杂，计算量大。

能够描述系统复杂、无序的行为；缺点：理论深奥，实际应用较少。

能够定量描述系统混沌程度；缺点：计算复杂，对数据要求较高。

05

电力系统振荡抑制措施与策略研究

通过增强系统阻尼来抑制振荡，包括采用附加阻尼控制、优化系统运行方式等。

被动抑制措施

主动抑制措施

混合抑制措施

通过主动改变系统结构或参数来抑制振荡，包括采用灵活交流输电技术、可控串联补偿技术等。

结合被动和主动抑制措施的优点，采用综合控制策略来实现振荡的有效抑制。

03

02

01

案例一

01

某区域电网低频振荡问题分析及抑制措施研究。该案例针对某区域电网出现的低频振荡问题，采用附加阻尼控制和优化系统运行方式的被动抑制措施，有效提高了系统阻尼，抑制了低频振荡