电力系统低频振荡电力系统低频振荡Power System low frequency oscillationPower System low frequency oscillation 潘学萍2011年9月30日2000-10-91电力系统低频振荡潘学萍1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-92电力系统低频振荡潘学萍负阻尼负阻尼Growing oscillations正阻尼正阻尼Oscillations damp out12431231.1 引言2000-10-93电力系统低频振荡潘学萍1.2 大停电事故2006年欧洲电网的大停电事故；2003年美国的“8.14”大停电；2003年伦敦电网的停电事故；1996年美国西部的大停电事故；世界范围内的大停电事故的发生：低频振荡事故：2000-10-94电力系统低频振荡潘学萍NorthwestCaliforniaCOI linesAugust 10, 1996 WECC blackout Negative damping Growing 0.24 Hz oscillationsInter-area mode2000-10-95电力系统低频振荡潘学萍TVA Cumberland event2000-10-96电力系统低频振荡潘学萍1.3 功角稳定性小扰动功角稳定性与大扰动功角稳定性2000-10-97电力系统低频振荡潘学萍1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-98电力系统低频振荡潘学萍 阻尼转矩不足阻尼转矩不足2.1 低频振荡的机理低频振荡的机理F. P. deMello, C. Concordia. Concepts of synchronous machine stability as affected by excitation control. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, PAS-88 316-329. Apr. 1969. 2000-10-99电力系统低频振荡潘学萍2000-10-910电力系统低频振荡潘学萍 自参数（互参数）谐振自参数（互参数）谐振系统的一个自然模式作为周期性扰动作用于另一个自然模式的现象。 Tamura Y, Yorino N. Possibility of Auto- & Hetero-Parametric Resonance in Power Systems and Their Relationship with Long-term Dynamics. IEEE Trans on Power Systems, 1987, 2 (4): 890896Yorino N, Sasaki H, Tamura Y, et al. A Generalized Analysis Method of Auto-Parametric Resonance in Power Systems. IEEE Trans on Power Systems, 1989, 4 (3): 105710642000-10-911电力系统低频振荡潘学萍 强迫功率振荡强迫功率振荡认为当系统中存在持续的周期功率扰动且扰动频率接近于系统的固有频率时，会引起大幅度的功率波动，导致低频振荡的发生。 模态谐振模态谐振认为系统参数的微小变化会导致振荡特性接近的多个模式中的一个变得不稳定，导致低频振荡。2000-10-912电力系统低频振荡潘学萍 分岔现象分岔现象 非线性Hopf分岔或鞍点分岔引起。 超低频振荡超低频振荡 认为系统中出现的超低频振荡跟发电机调速器有关。2000-10-913电力系统低频振荡潘学萍1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-914电力系统低频振荡潘学萍3.1 基于模型的解析方法基于模型的解析方法 特征根方法2000-10-915电力系统低频振荡潘学萍泰勒展开忽略高阶项U 可逆可逆2000-10-916电力系统低频振荡潘学萍电力系统的动态行为电力系统的动态模式非振荡型失稳模式振荡型稳定模式振荡型失稳模式 2000-10-917电力系统低频振荡潘学萍图3-1 特征值的类型与系统的动态模式 2000-10-918电力系统低频振荡潘学萍 正规形方法泰勒展开忽略2阶及以上高阶项U 可逆可逆当不存在2次谐振时忽略3阶及以上高阶项2000-10-919电力系统低频振荡潘学萍2000-10-920电力系统低频振荡潘学萍 模态级数法泰勒展开U 可逆可逆设解对初值连续可微2000-10-921电力系统低频振荡潘学萍忽略2阶以上的高阶项2000-10-922电力系统低频振荡潘学萍其中：2000-10-923电力系统低频振荡潘学萍3.2 模型解析法的局限性模型解析法的局限性 不能计及相继故障以及离散控制的影响； 不能计及时滞环节等本质非线性因素的影响； 无法计及时变因素的影响。2000-10-924电力系统低频振荡潘学萍3.3 基于受扰轨迹的模式提取方法基于受扰轨迹的模式提取方法 平稳信号的模式提取方法：Prony方法 非平稳信号的模式提取方法：小波方法、HHT方法2000-10-925电力系统低频振荡潘学萍受扰轨迹的时变非线性振荡模式：时变振荡频率：时变振荡阻尼：2000-10-926电力系统低频振荡潘学萍2000-10-927电力系统低频振荡潘学萍 EEAC分群理论2000-10-928电力系统低频振荡潘学萍3.4 关键振荡断面关键振荡断面针对某一个确定的系统，容易发生区域振荡的关键断面（主导振荡断面）的确定一直以来得到广泛的关注。对于长条形的弱互联系统或哑铃状系统，一般认为易发生振荡的断面处于联络线上。 研究发现，当联络两侧网络中的机组总惯量接近时，该处的振荡阻尼或频率达到较小值，因此实际系统的主导振荡断面很有可能发生在两侧区域机组总惯量基本相当的联络线断面上。2000-10-929电力系统低频振荡潘学萍表表4-1 各子网机组总惯量各子网机组总惯量惯量（s）夏季方式冬季方式东北132.79136.35华北327.37343.57山东135.64134.74华中326.21369.07川渝114.11118.07全网1036.121101.812000-10-930电力系统低频振荡潘学萍 扰动东 北华 北山 东华 中川 渝高姜线 辛聊线辛嘉线 万龙线、万三线f 1f 22000-10-931电力系统低频振荡潘学萍 (a)东北华北(b)华北华中(c)川渝华中(c)山东华北 扰动12000-10-932电力系统低频振荡潘学萍(a)东北华北(b)华北华中(c)川渝华中(c)山东华北 扰动22000-10-933电力系统低频振荡潘学萍1、绪论2、低频振荡机理3、电力系统低频振荡分析方法4、振荡监控系统2000-10-934电力系统低频振荡潘学萍4.1 振荡监控系统振荡监控系统SVCSVCSVCLOADLOADLOADLOADPDCPPP目的目的早期发现弱阻尼/负阻尼振荡实施控制PMU给给OMS带来可能带来可能PMUs 数量增加实时监控的要求局部模式/区域模式监控2000-10-935电力系统低频振荡潘学萍-开 始YesNo预警控制触发YesNo读取PMU数据扰 动？受扰轨线的振荡模式分析Ambient数据的振荡模式分析滑动窗口模式校核滑动窗口模式校核 存 在弱阻尼/负阻尼模式？4.2 流程图流程图2000-10-936电力系统低频振荡潘学萍Event Analysis1.2 Hz at +1.5% damping. Local Mode.Ambient Noise Analysis1.2 Hz at +1.8% damping. Local Mode.Nov. 29th 2007 TVA event4.3 实例分析实例分析2000-10-937电力系统低频振荡潘学萍WECC Aug. 4, 2000Alberta system separated at 19:56 GMT0.27 Hz oscillation is poorly damped2000-10-938电力系统低频振荡潘学萍TVA Website example 2000-10-939电力系统低频振荡潘学萍TVA Website example40电力系统低频振荡潘学萍谢谢! 2000-10-941电力系统低频振荡潘学萍