电力系统的低频振荡问题分析及处理措施

李建晓

（广西电网有限责任公司百色供电局，广西 百色 533000）

引言

随着互联互通电网使输送电能容量提高，使得输电成本大大降低，同样也出现了一些问题，对其稳定性产生了不好的影响，电力系统产生低频振荡就是其中的一个重要问题。低频振荡很容易产生，而且很普遍，大部分振荡频率非常小，小到难以发现，而且还没有对电力系统造成危害，或者没有超过振荡系统可以进行自愈范围。随着电力系统规模扩大和电力技术的发展，使其危害超过振荡系统自愈范围而得到人们的关注，所以要在解决低频振荡实践之中，对常见问题要多加关注，提前准备好处理对策，提高效率，为我国电力系统稳定高效运行贡献一份力量。

1 电网振荡的分类

1.1 按照相关机组分类

1）地区振荡模式：地区振荡模式为少数机组之间或少数机组对整个电网之间的振荡模式。该类振荡涉及机组少，频率相对较高，通常在0.8～2.5 Hz左右。

2）区域间振荡模式：区域间振荡模式是电网机群间的振荡模式，一般表现为一个区域电网（省网）的机群对另一区域电网（省网）的机群之间的振荡[1]。

1.2 按照诱因分类

1）区域间弱阻尼：是指某个区域间振荡模式出现弱阻尼或负阻尼的情况下，振荡长时间无法消除，甚至幅度越来越大。可通过调整运行方式来消除。

2）电网内弱阻尼：是指某个地区电网出现弱阻尼或负阻尼功率振荡，振荡模式频率与系统中区域间振荡模式的频率较为接近，则在地区电网振荡的影响下，区域间的联络线也会出现功率振荡。可以调整地区电网运行方式，以使振荡平息。

3）周期性扰动源：是指电网中各振荡模式的阻尼虽然在合理水平，但由于某种原因，系统中出现了周期性的强迫扰动源，在扰动源的反复作用下，电网也会出现功率振荡。这种原因的功率振荡只有在扰动源消除后，振荡才能平息。

1.3 危害

如果电网系统之中功率、电压、电流等电气量持续产生波动，对于供电质量会有很大影响。而且会使得电网相关断面潮流超过送电极限，使控制系统产生误动。破坏电网稳定，造成停电，引起设备损坏。

2 案例

2.1 甲电厂低频振荡案例

2010年12月2日，甲电厂低频振荡:07:22:13 220 kVⅠ线A相跳闸，重合不成功，1号、2号机组产生振荡，2分56秒后减弱；主振荡模式频率约为0.89 Hz左右。处理过程：在甲电厂值班员手动将机组解列后，消除了甲电厂系统的振荡模式，系统振荡立即平息。

2.2 乙电厂机组“4·21”功率振荡

“4·21”功率振荡是一起由于机组在进行汽机阀门控制方式由单阀切为顺阀运行时，阀门开度出现较大幅度波动，从而导致机组功率出现较持续大幅度波动，最终导致电网出现强迫振荡的事件。

2.3 振荡过程及现象

2008年4月21日10：28，乙电厂出现功率振荡，并导致电网500 kV部分线路出现功率振荡。主网各联络线中，A区域500 kV I、II线单线振幅最大，单线最大振幅约91 MW；B区域500 kV甲、乙线单线最大振幅约28 MW；C区域入口联络线单线最大振幅在40 MW左右。10：34左右功率振荡平息。从PMU记录可知，此次振荡频率约为0.36 Hz。

处理过程：振荡过程中，甲电厂2号机完成由单阀切为顺阀运行的操作后。机组功率波动消失，各联络线功率振荡迅速平息[2]。

3 原因

3.1 静态稳定被破坏造成的低频振荡

在通过长线路（即联系阻抗较大）送电到系统过程之中，当输送功率超过规定时，就会引起静态稳定破坏而失去同步，造成系统低频振荡。联系阻抗较大时，使得系统阻尼值变小，再加上外界干扰，就出现减幅低频振荡现象，而且当系统阻尼值为负数时，就会产生增幅低频振荡现象。

3.2 暂态稳定被破坏造成的低频振荡

电力系统经常会发生故障，对于一些故障会产生低频振荡，比如说在较长距离送电线路的位置发生短路时，这时会对相关送电系统产生较大影响，同时会使得系统暂态稳定被破坏而失去同步。

3.3 动态稳定被破坏造成的低频振荡

在电力系统之中，环状系统非常常见，而且承担重要工作。如果环状系统（或并列双回线）突然开口，就会使两部分系统联系阻抗突然增大，引起动态稳定破坏而失去同步。

3.4 系统稳定被破坏造成的低频振荡

在电力系统之中，如果出现大型联络变压器突然断开，或者大型机组突然切除现象而使系统联络线负荷突然增大，导致联络线稳定极限大幅度降低，这就会引起系统稳定破坏而导致低频振荡。

3.5 系统失去同步造成的低频振荡

在电力系统之中，根据电磁感应定律，发动机磁场非常重要，如果出现发电机失磁或进相运行引起稳定破坏，就会使得系统失去同步。

4 防范措施和处理措施

4.1 对相关人员的专业素质进行培训

相关人员专业素质需要进一步加强，通过电力企业定期进行专业知识培训和安全意识培训，提高防范意识，加强电网动稳分析工作。再就是电力公司应该要招聘更多专业人才，提高工作人员整体专业素质。

4.2 改进工作方法

应该合理安排运行方式，确保电网运行的动态稳定，同时推进地区电网机组PSS的配置和投入工作。再就是加强网架结构建设，改善电网的动态稳定水平，对于问题多发地段，必须要对其加强人员运行监视，当振荡发生现象出现时，应及早采取控制措施，总结低频振荡处理措施，在地区电网采取振荡解列措施。

4.3 振荡监视和处理

一是调度运行人员的监视判断和站运行人员的监视判断。二是开发EMS系统对电网低频振荡的自动监视功能。三是在电厂和主要变电站配置PMU装置并与厂站监控系统连接，实时监视和记录电厂和电网的动态运行数据，在监视到振荡等异常时通过厂站监控系统向运行人员发出告警信息。在调度中心配置WAMS主站，实时接收厂站PMU装置的数据，对电网低频振荡等异常进行实时判别，并为调度员提供告警功能[3]。

5 结语

为了电力系统的安全性和可靠性，考虑到其经济效益，要对低频振荡加以重视，加强监控，尽量在振荡未发生时消除安全隐患，对常见问题处理做到快速高效，以保证电力系统稳定运行。