电力系统机电振荡非线性现象的研究

1、    电力系统机电振荡非线性现象的研究    摘 要：电力系统网络规模的不断扩大，导致了机电振荡现象，对机电振荡现象的研究，有利于区域电网的研究。电力系统作为一个非线性系统，其非线性特性一定会对机电振荡产生影响。所以，采用非线性化的分析方法，通过获得电力系统的机电振荡响应轨迹，能够更准确的得出系统在非线性程度不同时，响应曲线的变化。基于此，本文就电力系统机电振荡的非线性现象展开分析。关键词：电力系统；机电振荡；非线性现象doi：10.16640/ki.37-1222/t.2017.16.2050 前言电力系统的非线性特性能够直接影响系统的稳定分析效果，

2、因此受到了广大电力研究人员大重视。电力系统非线性特性影响机电振荡随时间的推移，改变prony分析等结果。近年来关于电力系统机电振荡的非线性现象的研究，主要以模态级数法和正规形方法两种，这两种研究方法，都是将非线性方程应用泰勒级数在平衡点处展开，然后通过高阶项来反映出不同振荡现象之间的交互作用。1 影响电力系统变化的条件电力系统的机电振荡时，发电机的频率、转速、输出电磁的功率也都会随之发生变化。为更加清晰的分析电力系统的非线性现象，我们依据电力系统轨迹辨识技术中的时域仿真技术，构建一个仿真环境。在这一仿真环境中，给发电机一端加以三相短路故障，并给予不同的扰动条件，然后观察其功角、转速以及输出电磁

3、功率的响应曲线1。当扰动量为3个周波时间时，发电机的功角会发生连续突变，在电力系统的影响下，慢慢最时间逐渐减小，系统也渐渐恢复运行稳定的状态。当扰动量增大时，电力系统也会遭受更大的冲击，当非线性电力系统运行的初始点开始远离稳定点时，电力系统的故障响应曲线的初始峰值会随之增大，振荡周期也相应边长，频率降低。电力系统的整体规模越大，其运行系统就离稳定运行点越远，非线性程度就会越强。这时如果发生机电振荡，电力系统的频率就会降低，甚至可能低于0.1hz。当扰动量增大到一定程度时，系统可能会失去稳定。2 影响机电振荡相应变化的因素准确研究机电振荡过程中的发电机转速、功角、输出电磁功率的变化现象，有利于机

4、电振荡抑制器的研究。在上述的仿真环境中，扰动量达到6.5各周波时间时，电力系统会失去稳定，当扰动量到达6个周波时间时，系统的初始振幅达到最大，非线性特性的影响作用也达到了稳定域的最大值。当扰动量设置到6各周波时间时，系统的阻尼也随时间增加，减少振荡幅值。这时，由于电力系统的非线性特性，当振荡周期达到短路故障时的最大值时，发电机的功角、转速、输出电磁功率的振荡周期也会随着时间的推移逐渐减少2。利用来源于电力系统轨迹辨识技术和非线性特性的方法，如prony 分析法、正规形方法等，都能够获取到系统的线下化低阶模型，从而得到相应的传递函数，并由此确定电力系统的稳定运行范围。着中方法的应用，能够为进一步

5、设计机电振荡抑制器提供有效参考。3 无穷大电源存在小扰动时电力系统的机电振荡变化电力系统中的负荷波动与励磁调速系统存在的不稳定性，会为系统的运行带来持续性的小量扰动。在一定条件下，可能会引起电力系统的大幅度功率震荡。当功率震荡出现增幅状态时，会导致系统失去稳定，严重时，甚至会导致电力系统的解列。为此，我们简要研究一下小扰动对电力系统的机电振荡的影响3。首先，重新设置仿真环境如下：当电力系统正常运行时，电源节点的电压无穷大，其频率、电压、相角值都处于稳定状态，在无穷大电源稳定的基础上，增加一定的小扰动。当无穷大电源节点内扰动量的频率逐渐增大时，无穷大电源节点就会出现一个小的扰动量，电力系统的机电

6、振荡就会随着其扰动频率的变化人变化。随着道东频率的不断增加，机电振荡的功角、转速和电磁功率都会随之呈现先增大再逐渐降低，并趋于稳定的变化曲线。根据此种变化影响，当发电机组处于运行状态时，存在振荡频率。当电力系统的扰动频率与电力系统的原有振荡频率逐渐接近时，系统就会发生强迫功率振荡现象4。在重新设置的仿真环境中，无穷大电源内部的振动频率在1.1-1.2hz时，当扰动频率也处于该区间时，电力系统的振荡幅值会处于峰值。4 结束语综上所述，本文以仿真环境为基础，分析了电力系统的机电振荡的非线性现象。当仿真模型中增加扰动量达到6.5各周波时间时，电力系统会失去稳定。电力系统的非线性特性，会因地机电振荡过程中，响应曲线不一致的衰减速度，且非线性程度越高，其衰减速度越快；非线性程度越低，衰减速度也就越慢。当对电力系统施加小量扰动时，会引起系统出现强迫功率震荡。电力系统阻尼对于机电振荡现象能够起到调节作用，但不能起到决定性作用。当电力系统阻尼处于较强状态时，扰动频率与原有频率接近时，依旧会出现较大振荡幅值的机电振荡现象。参考文献：1马列.非线性电力系统机电振荡的方法分析j.中國电力教育，2013（05）：209-210.2马景兰，王伟，万京生，张永丽.电力系统低频振荡中的非线性奇异现象j.中国工程科学，2009（08）：93-96.3赵辉，范冬林，岳有军，王红君.一类