600 MW机组低频振荡问题分析及处理

张小勇

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003）

600 MW机组低频振荡问题分析及处理

张小勇

（国网山东省电力公司电力科学研究院，济南250003）

阐述一起600 MW机组低频振荡问题的处理过程。通过调整机组运行参数、负荷扰动及投切电力系统稳定器（PSS）等试验，结合仿真计算结果找出原因所在，并给出处理措施。

低频振荡；试验；仿真计算；PSS；分析

1 事件描述

山东电网某电厂三期工程5号、6号机组自并网以来，多次发生发电机组低频振荡现象。低频振荡发生时，同地区的其他电厂均能明显发现负荷的波动，对系统的安全稳定运行造成了极大的影响。

为查找发电机组发生低频振荡原因，对5号、6号机组进行了检查。检查发现DCS（分散控制系统）、DEH（汽轮机数字电液控制系统）存在差异。DCS历史曲线采样周期较长，波形图不能真实反映当时负荷的波动过程。DEH趋势图显示，波动频率约为0.25 Hz。PMU（相量测量装置）录波图显示，波动频率为1 Hz。二者之间存在差异，但均属于电网低频振荡的范畴［1-2］。

对不同控制方式下功率波动情况进行检查，发现如波动发生在CC（协调控制）控制方式下，当将控制方式由CC方式改为BF（锅炉跟随）控制方式，机组波动会慢慢消失。

5号、6号机组发生低频振荡期间，4号机组的负荷也发生了大幅度的摆动，原因为5号、6机组与电网之间的振荡造成电网电压的变化，致使4号机组的负荷发生波动（当时3号机组停运）。

录波图显示，高调门位置反馈信号波动周期与机组的振荡周期是一致的，无法排除CC控制方式下DEH的调节过程是否对低频振荡起到了推波助澜的作用，因为BF控制方式下没有出现过波动，况且在试验时CC控制方式下的振荡在BF控制方式能够得到收敛。

5号、6号机组运行的数据表明，在有功功率接近额定值时，无功功率等相关的参数与额定值相差甚远，低频振荡多次发生在机组高有功、低无功、功率因数高的情况下。降低机组出力，可使振荡逐渐平息。

2 原因分析

为分析查找5号、6号机组发生低频振荡的原因，进行了专项试验。

2.1 DEH负荷扰动试验

将5号、6号机组负荷均调整至500 MW，控制方式切换至CC方式，将目标负荷设置为520 MW，负荷变化幅度为20 MW，两台机组分别进行负荷扰动试验，试验时记录机组负荷和位置反馈信号。

试验结果表明：负荷扰动时，5号、6号机组有功功率、无功功率、定子电压、转子电压等电气量正常。

2.2 机组低频振荡时运行工况的重现

维持DEH各控制参数不变，退出PSS（电力系统稳定器），将5号、6号机组负荷均调整至600 MW，控制方式切换至CC方式，分别单独增加每台机组的负荷，机组最大出力不超过额定值，观察并记录可能出现的机组负荷摆动过程。

试验结果表明：在分别将5号、6号机组负荷调整至680MW的过程中，并没有出现原先同样运行工况下产生的低频振荡。但是在退出PSS后的试验期间，出现过多次低频振荡，与之前的运行工况基本一致。

2.3 PSS对机组负荷波动影响的试验

维持DEH各控制参数不变，将5号、6号机组控制方式切换至CC方式，分别在5号、6号机组励磁调节器上做PSS投入、退出两种情况下的2%阶跃试验，观察并记录可能出现的机组负荷摆动过程［3-4］。图1、2为6号机组PSS退出、投入两种情况下的2%阶跃试验录波图。由图1、2可知投入PSS后6号机组的阻尼明显增大，有利于机组负荷波动的平息。

图1 6号机组PSS退出情况下2%阶跃试验录波图

图2 6号机组PSS投入情况下2%阶跃试验录波图

2.4 机组运行工况对负荷波动影响的试验

维持DEH各控制参数不变，将5号、6号机组控制方式切换至CC方式，维持5号机组运行工况不变，将6号机组的无功功率由100 Mvar增加至150 Mvar，观察并记录6号机组负荷波动过程。图3、4分别为6号机组在两种情况下的试验录波图。由图3、4可知，提高机组无功功率的输出，可增强机组的阻尼，减小机组负荷的波动。

图3 6号机组无功功率为100 Mvar录波图

图4 6号机组无功功率为150 Mvar录波图

2.5 DEH参数对负荷波动影响的试验

将6号机组控制方式切换为CC方式，并将DEH控制系统积分时间常数由1修改为20，5号机组控制方式切换为BF方式，在6号机组励磁调节器上做PSS退出情况下的2%阶跃试验，观察并记录可能出现的机组负荷波动过程。

试验表明：修改DEH控制系统的积分时间常数，对机组负荷波动的影响不大。

2.6 仿真计算分析

仿真计算分析表明：1）系统存在5号、6号机组相对所属地区机组的振荡形式，系统对该振荡形式的阻尼很高，不属于弱阻尼振荡形式。2）降低5号和6号机组出力、投入5号和6号机组的PSS、5号和6号机组只运行一台机，这3项措施都可以提高系统对该振荡形式的阻尼，5号和6号机组PSS的投入对提高系统阻尼效果最明显［5］。3）根据山东电网“十二五”主网架规划设计报告，周边500 kV站及其配套工程、220 kV站将投运，相关线路的投运可以提高系统对该地区机组间振荡的阻尼比，特别是220 kV变电站及其相关线路的投运，可以消除这种振荡。

3 处理及防范措施

根据上述分析，为增强机组的阻尼能力，抑制机组低频振荡现象的发生，采取了以下措施：1）投入5号、6号机组的PSS功能，提高系统对该振荡形式的阻尼；2）将5号、6号机组主变压器的分接开关位置由Ⅲ位调整为Ⅳ位。

采取上述措施后的运行期间，电网虽多次发生故障，但均未引起低频振荡现象。

4 结语

系统存在5号、6号机组相对该地区机组的振荡形式，系统对该振荡形式的阻尼很高，不属于弱阻尼振荡形式；修改DEH控制系统的积分时间常数，对机组负荷波动的影响不大；在诸多提高系统对该振荡形式阻尼的措施中，最简单有效且各方均能接受的方法是将5号、6号机组的PSS投入运行；相同有功功率的情况下，提高机组无功功率的输出，可增强机组的阻尼，减小机组负荷的波动；加快规划中变电站的建设，特别是周边220 kV变电站及其相关线路的投运，可以消除这种振荡。

［1］朱振青.励磁控制与电力系统稳定［M］.北京：中国电力出版社，1994.

［2］王铁强，贺仁睦，王卫国，等.电力系统低频振荡机理的研究［J］.中国电机工程学报，2002，22（2）：21-25.

［3］方思立，朱方.电力系统稳定器的原理及其应用［M］.北京：中国电力出版社，1996.

［4］荀吉辉，何志华，范婕.电力系统稳定器的应用配置及整定试验方法［J］.湖南电力，2003，23（3）：10-13.

［5］黄顺礼.基于频域的PSS最佳参数［J］.电力自动化设备，2001，21（6）：23-25.

Analysis and Treatment of Low Frequency Oscillation in 600 MW Units

ZHANG Xiaoyong
（State Grid Shandong Electric Power Research Institute，Jinan 250003，China）

The process of handling the low frequency oscillation problem on a 600 MW unit is illustrated.The problem is handled by means of adjusting operating parameters of the unit，load fluctuation disturbance test，switching power system stabilizer（PSS）and so on.All these methods and tests，in combination with simulation results，help to find out the causes of problem of low frequency oscillation.Treatment measures are put forward.

low frequency oscillation；test；simulation calculation；PSS；analysis

TM712

B

1007－9904（2015）04－0061－03

2014-11-10

张小勇（1975），男，从事电气专业生产研究工作。