[科普中国]-电力系统振荡

电力系统中的电磁参量(电流、电压、功率、磁链等)的振幅和机械参量(功角、转速等)的大小随时间发生等幅、衰减或发散的周期性变化的现象。（当电力系统由于某种原因受到干扰时（如短路、故障切除、电源的投入或切除等），这时并列运行的各同步发电机间电势差相角差将随时间变化，系统中各点电压和各回路电流也随时间变化，这种现象称为振荡。）

简介在电力系统正常运行时，所有发电机都以同步转速旋转，这时并列运行的各发电机之间相位没有相对变化，系统各发电机之间的电势差为常数，系统中各点电压和各回路的电流均不变。当电力系统由于某种原因受到干扰时（如短路、故障切除、电源的投入或切除等），这时并列运行的各同步发电机间电势差相角差将随时间变化，系统中各点电压和各回路电流也随时间变化，这种现象称为振荡。
电力系统的振荡有同步振荡和异步振荡两种情况，能够保持同步而稳定运行的振荡称为同步振荡，导致失去同步而不能正常运行的振荡称为异步振荡。

电力系统中的电磁参量(电流、电压、功率、磁链等)的振幅和机械参量(功角、转速等)的大小随时间发生等幅、衰减或发散的周期性变化的现象。（当电力系统由于某种原因受到干扰时（如短路、故障切除、电源的投入或切除等），这时并列运行的各同步发电机间电势差相角差将随时间变化，系统中各点电压和各回路电流也随时间变化，这种现象称为振荡。）

系统振荡的五大原因1、输电线路输送功率超过极限值造成静态稳定破坏；

2、电网发生短路故障,切除大容量的发电、输电或变电设备,负荷瞬间发生较大突变等造成电力系统暂态稳定破坏；

3、环状系统(或并列双回线)突然开环,使两部分系统联系阻抗突然增大,引启动稳定破坏而失去同步；

4、大容量机组跳闸或失磁,使系统联络线负荷增大或使系统电压严重下降,造成联络线稳定极限降低,易引起稳定破坏；

5、电源间非同步合闸未能拖入同步。1

并网光伏电源对其影响为研究并网光伏电源对振荡中心分布的影响,基于PSD-BPA机电暂态仿真软件搭建的简单模型以及软件中已实现的基于视在阻抗轨迹的振荡中心定位工具,对光伏出力的增加、出力增加方式的改变、故障时光伏电源是否脱网三种情况进行仿真分析,结果表明:在电网故障条件下,光伏电源不脱网时,光伏电源出力的增加会使失步中心向着光伏电源出力增加的方向迁移,且可能会引发新的失步振荡;部分光伏电源脱网时,一定程度上可改善系统的稳定性,但大规模光伏电源脱网可能导致频率失稳问题。2

系统发生振荡时的主要现象：1)发电机和电源联络线上的功率、电流及某些节点上的电压将会产生不同程度的周期性变化。

2)连接失去同步的发电厂或系统联络线上的电流表和功率表的表针摆动得最大；电压振荡最激烈的地方是系统振荡中心，振荡电压每周期降低至零值一次；随着偏离振荡中心距离的增加，电压的波动幅度逐渐减小。

3)对于失步发电机，定子电流表指针的摆动最为激烈；有功功率表和无功功率表的摆动也很厉害；定子电压也有摆动，但不会到零值；转子电流和电压都在正常值左右摆动。

4)发电机将发生不正常的、有节奏的轰鸣声；强行励磁一般会动作；变压器由于电压的摆动，铁芯也会发生不正常的、有节奏的轰鸣声。

电力系统振荡和短路的区别电力系统振荡和短路的主要区别是：

（1）电力系统振荡时系统各点电压和电流均作往复性摆动，而短路时电流、电压值是突变的。此外，振荡时电流、电压值的变化速度较慢，而短路时电流、电压值突然变化量很大。

（2）振荡时系统任何一点电流与电压之间的相位角都随功角δ的变化而变化；而短路时，电流和电压之间的相位角基本不变。

（3）振荡时三相电流和电压是对称的，没有负序和零序分量出现；而短路时系统的对称性破坏，即使发生三相短路，开始时，也会出现负序分量。1

本词条内容贡献者为:

尹维龙 - 副教授 - 哈尔滨工业大学