电力系统阻尼特性和低频振荡现象的分析周孝信何志华张祖平,电力科学研究院告占司一、舌具有快速励磁调节装置的大容量发电机远距离超高压输电和大区电网之间互联,是我国电网发展的必然趋势。在近期还将出现一些电网之间弱联系的情况。电力系统的这种发展和变化,给电力系统的运行带来一些新的问题。其中之一是可能出现不稳定的低频振荡现象。它的产生,会给电网带来危及安全稳定运行的严重后果。从我国电网发展的具体情况出发,研究产生低频振荡现象的原因和条件,制定预防和克服的措施,是当前摆在我国电力系统工作者面前的重要课题,也是在电力系统规划设计和运行中必须考虑的重要因素。对于低频振荡现象,国外已进行了大量的分析研究。其中不少工作集中于快速励磁调节的负阻尼作用和电力系统稳定器效果的分析。然而对与低频振荡现象密切相关的电力系统阻尼特性则缺乏详细的研究。本文首先根据简单电力系统的计算,研究电力系统的主要元件同步发电机转子各绕,、—组的阻尼作用分析网络结构外电抗系统发电机容量及运行方式变化对系统阻尼的影响。通过各种因素对系统阻尼特性影响的分析,对低频振荡产生的机理作进一步的了解,从而有助于采取必要的预防措施。为了进一步研究互联电力系统的低频振荡现象,本文还以一个实际的多机互联系统为例,对产生低频振荡的条件和影响因索作进一步的分析研究,并得出初步的结论。二、一机对无穷大母线简单电力系统的阻尼特性分析为了突出主要问题,简化分析,我们首先研究一机对无穷大母线电力系统的阻尼特性。同步发电机是电力系统中的主要元件,其转子各绕组特别是阻尼绕组在机电振荡过程中能够提供怎样的阻尼作用网络结构,系统容量及运行方式的变化对系统的阻尼特性有何重大影响取电压偏差进行调节的励磁调节系统在怎样的条件下起负阻尼作用等,都是僚得深入研究的问题。为了进一步突出所要研究的问题,我们在分析计算发电机绕组的阻尼作用以及运行方式、电气距离、系统容从变化的影响时,先不计励磁调节,然后再单独分析励磁调一了的作用。所研究的一机对无穷大母线系统的接线及参数如图所示。图中发电机及网络阻抗参数均以标么值表示。若功率基准为兆伏安,则所示一机对无穷大母线系统相当于一台。万©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net千瓦发电机经公里的千伏输电线接入系统的远距离输电情况。输送额定功率时线路加变压器功角“,发电机功角“。同步发电机转子各绕组的阻尼作用二,,二工路尤工分。叽里之瓦二乞〕月毛。。二。己。二。。‘,。二,,。,,二,。,,‘,图红一机对无穷大母线系统及其参数考虑转子励磁绕组,一轴阻尼绕组作用的同步发电机电磁和机械运动线性化方程是刀,。’,刀,。一刀‘一,尸。刁。刁二一才,’。一刀‘一“、刁尸。刀,‘,。一刀,刀。。一。刁币一刀诬一刀」全。理刀占二“。刀。对方程的不同取舍,可以得到考虑不同转子绕组起作用的种不同精度的同步发电机模型。详见表对图所示一机对无穷大母线系统的运行方式,采用各种发电机模型进行特征值计算的结果列于表。表结果中与机电振荡特征值相对应的等值阻尼力矩系数‘和振荡阻尼系数睿定义如下式中电气力矩表达式可近似写为刀。二尤刀占尤、刀。式中尤为同步力矩系数,尤‘为等值阻尼力矩系数。将卜式代入转了运动方程,则得刀一所一。’砰示又刀讨一式泞刀一八刀份,若不计原动机调节刀则有刀占尤‘刀占“。一尤二,刀占而减犷©1994-2009ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net表种不同精度的发电机模型⋯模型⋯模型模型⋯模型模型模型虑的发电机转子绕考虑励磁绕矗里育晏蓄羹霭鬓蓄霆羹笋翼一⋯⋯一⋯‘⋯,,,“⋯叮,⋯’·△‘△一而一么⋯啼干云⋯⋯命二一汀赢只···,赢石荀二而⋯二⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯的处理扁方程“,‘,方程‘,,方程“,‘,及‘,“,和‘轴‘,‘”和“轴方程“,‘,‘”、一一⋯⋯录⋯予绕组方程嚣⋯尹绕组方’嚣犷绕组方’‘⋯‘’衰各种发电机模型的计算结果发电机‘”模型,二△产,△,产,△,扩△,产△‘,△,,,△护,,⋯△,机电振荡特征值士士一一一一士。⋯士士士土等值阻尼力矩系数阻尼系数占相应的特征方程及机电振荡特征值是二。一一尸尤一留一一一一子石一一一一二之丝宣‘一