摘要：现如今随着人们用电需求不断加大，电网建设也呈现快速发展，系统大规模互联成为电网建设与发展的重要特点，但是与此同时，如何确保电力系统持续安全稳定性成为关键，尤其是低频振荡问题越来越引起人们的广泛关注。基于此，下文当中结合实践，对电力系统低频振荡问题展开探析，希望能为相关工作提供一些参考作用。

关键词：低频振荡;振荡机制;PSS;特征值分析

近年来伴随经济社会发展，各个层面用电需求日益加大，由此也带动电网建设的快速发展，电网建设规模越来越，然而，在电力系统运行过程当中，其动态稳定性问题变得日益突出起来，特别是系统互联过程中导致的区域低频振荡问题，对互联电网安全稳定性造成很大影响，更阻碍到电网传输能力，因此很有必要对电力系统低频振荡问题进行探析与研究。

一、低频振荡产生机制

1.1负阻尼机制

只有对振荡产生的机理有一个更加全面的认识，才能对低频振荡开展更加深入的研究工作，进而寻求有效的抑制方法。到现在为止，负阻尼机制在低频振荡机制研究中体系最为完善，具有清晰的物理概念，被人们所认可。此项理论不仅仅局限于单机，系统非常强大，可以在多机系统中推广应用，首先把系统线性化，之后对特征进行分析，便可从中探寻系统有无低频振荡存在，这一理论对设计电力系统稳定器（PSS）提供了强大的理论基础。

1.2强迫振荡机制

现在除了负阻尼机制之外，目前在低频振荡机制研究方面国内外很多学者主要集中于强迫振荡机制方面的研究。在电力系统当中，因个别节点复合功率出现明显的周期性波动，导致周期性的扰动源出现在局部，如果扰动形成的频率相较于系统本身频率较为接近时，这些周期性小扰动在系统局部长期出现，便会引发系统有较强的震荡现象发生，此类震荡被称之为强迫震荡。依照这一机理，对电力系统不同于负阻尼机理进行研究，应当通过非齐次微分方程来进行系统描述，这一振荡现象的发生，主要是因周期性扰动而形成的系统共振，为了避免这种共振现象发生，需要有效消除扰动源控制振幅来实现，这一机理和负阻尼机理存在很大的不同，不仅具有较快的起振速度，同时消失震荡也非常快。

1.3参数谐振机制

近年来电网互联规模逐渐扩大，正当问题在系统当中出现的越来越复杂，通过负阻尼机制以及强迫振荡机制对一些震荡模式全面解释之后，人们越来越重视参数谐振机制，如果系统当中，出现相互接近的两个振荡模式对应特征值时，便会有谐振产生，这样一来导致两个振荡模式出现直角分离的对应特征值，而且一对特征根实部会由负变正形成振荡失稳。有学者也进行研究，可以在实际电网当中运用该机制。

1.4混沌机制

在非线性电力系统当中，受各个参数作用因素影响导致的低频振荡非常的复杂，混沌现象非常的典型，然而到现在为止，这一机制的研究依然处于初期阶段，在实际工程当中理论支撑方面还存在很大不足。

1.5分岔机制

相较于混沌机制，在被系统开展研究工作当中，分岔机制是通过非线性方法来开展相应的研究工作，更加全面的考虑电力系统非线性，同时通过解空间结构上人手开展相应的研究工作，然而当前，在大型系统当中，这一机制还没有得到有效应用。

二、低频振荡的分析方法

2.1特征值分析法

对于低频振荡而言，这种问题属于小的干扰，主要可能好的扰动下而导致，因此能够通过平衡点特征值开展相应的研究，通常在平衡点位置上把定常的非线性系统模型，通过展开一阶泰勒，获得一致的线性化系统，具有全局稳定结构特征，对特征根以及特征向量和参与因子阻尼比等有关信息进行计算，通过线性化系统，来对低频振荡模式信息进行反应，低频振荡模态信息通过对应特征向量来进行反应，在这一方法下能够详实地提供相关信息，是多机系统低频振荡最为有效的方法之一，计算特征根有关软件有多种。如PsD-ssAP、 PsAsP等是由我国电力科学研究院所开发研制，在特征值计算方面功能非常的突出。

现在在特征值求取方法方面主要有两大类：一种是对系统全部特征值进行求取，QR分解法是最为典型的方法之一。然而，矩阵阶数会对这种方法形成很大的限制，在计算过程当中，主要用于1000及以下阶数计算;另一种方法是将部分特征值进行求取的重要方法，如AESOPS法以及Amoldi法，不限制阶数，极有可能出现失根，也或是对飞机电振荡模式进行收敛，正是由于这些因素存在，伴随不断增大的系统，逐渐增加矩阵维数，计算特征值无法达到相关的精度需求。

2.2改进Prony方法

这一方法是重要的时域分析法，该方法基于傅里叶分析法前提下获得很大发展，而且不用于特征值分析法，系统特征值进行求取，能够将模式的频率以及阻尼大小和相对相位进行分析，同时还能对未知系统模型降阶传递函数进行求取。现如今在电力系统分析当中Prony分析法得到了普遍认可，然而实际应用过程当中依然有很多不足存在。如辨识系统当中具体阶数过程当中，噪声抑制能力还存在一定不足，所以在具体应用时应当，有效结合Prony方法以及其他处理方法。

三、电力系统低频振荡的抑制措施

3.1增强网架结构

低频振荡非常容易出现在重负荷和长距离输电线路之上，所以为了有效抑制低频振荡的产生，可以对具有重负荷的线路进行减少，工程实际时常会有串联补偿电容应用，对线路两端电气距离进行减少，通过这一方法来对低频振荡因素进行抑制，而且还能利用电网互联增强，对系统间联网通道进行增加，来对系统低频振荡进行抑制。

3.2电力系统稳定器PSS

将稳定器配置在励磁系统内对低频振荡起着重要的抑制作用，这种方法有着非常简单的优点，而且具有很强的适应性，同时还具有较好的鲁棒性，通过研究发现在低频振荡抑制过程当中，这一装置非常经济而有效。过去设置的PSS参数只能对指定的振荡模式，却不能有效地抑制其他震荡模式，极易导致恶化发生。为了有效应对这一不足。在2000年时加拿大魁北克电力局，将PSS4B首次提出，在稳定电力系统当中发挥了重要的作用，能够对不同振荡频率，提供有效的阻尼，还具有很强的灵活性，实用性价值较高。

3.3柔性交流输电装置FACTS

在提高系统可控性以及功率输送能力方面，FAcTs装置主要通过电力电子设备以及静态控制器来实现，不仅非常的灵活，而且快速，对低频振荡抑制发挥着非常重要的作用，因此越来越被重视起来，然而这一装置有着较高的成本，配置地点以及输入信号也会对其控制效果造成影响。

3.4调度运行方式调整

利用wAMS将各区间内发电机实时数据提供出来，并在动态分析下基于有效措施进行应对，合理调整运行方式，提高系统阻尼效果，而且还可通过告警系统以及在线监测系统，以免出现起振，平息振荡。通过实时的算例对该技术的应用做了更好的验证， 并体现了这种方法的优点。

四、结论

电力系统低频振荡问题越来越受到重视，本文对目前低频振荡的研究成果进行了总结，并对热点问题进行了分析。针对实际电网的安全运行，低频振荡的研究还可从如下几个方面人手：

（1）共振型低频振荡机制和谐振类的低频振荡机制研究较少， 还有必要进行专题性的研究。

（2）分析方法方面要更进一步进行非线性分析，使得非线性理论更加完善。

（3）加快新设备的实用性研究，开发基于wAMs的专门低频振荡实时跟踪及防控支持系统。 进一步研究WAMS通信时滞的影响和解决方案。

参考文献

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[2]王义昌.大电网系统技术[M].北京：中国电力出版社，2017，（08）

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