浅析水电厂如何防范电力系统低频振荡

于二特

【摘  要】随着我国经济快速发展，对于电力需求越来高，这样导致电网规模越来越大，从而给电网系统维护和管理带来了很大挑战。其中低频振荡就是电网中常见的一种干扰，给电力系统稳定运行带来了很大的干扰。本文就水电厂如何防范电力系统低频振荡的相关问题做了一些探索，从而更好地促进我国电力系统的发展。

【关键词】变电运行;跳闸故障;处理分析技术;供电系统;稳定性

背景

目前，我国电力系统的规模越来越大，这样就导致电网系统容易受到各种因素的影响，其中低频振荡是一种常见的干扰，它对电网系统以及电力生产活动带来了很大的干扰。为了更好地防范低频振荡带来的干扰，需要了解低频振荡产生的机理，从而更好有针对性做好对应方案，这样就能够减少低频振荡对于电力系统的破坏，从而保障电力系统安全稳定的运行。

1.低频振荡的分类以及产生机理

1.1低頻振荡的分类

低频振荡好多都是因为电力系统中的发电机的一些原因导致了一些干扰被引进了电力系统当中。如果电力系统中的发电机设备在实际运行过程中，受到相关外力作用时就容易使得发电机设备中的转子相对摇摆，如果在阻尼很弱或者负阻尼的情况下就会导致电力系统出现连续振荡现象，系统振荡的频率范围在0.1-2.5 Hz，而这个范围正好是低频振荡的范围。这样也会导致输电线路上也会发生相应的振荡。

按照不同的分类标准可以将低频振荡分为不同的类型，如果按照参与低频振荡机组的多少可以将低频振荡分为局部系统的低频振荡和全局的低频振荡。如果振荡频率在0.7 Hz以上的就可以称为低频振荡，这种振荡是以单机或者大系统的振荡为主。而振荡频率在0.7 Hz以下的称为低频振荡。而振荡频率在0.4 Hz 与0.7 Hz之间的频率主要存在于机群与机群间。如果电力系统中所有的机组都存在着低频振荡，则他们的频率通常在0.3 Hz 以下。

1.2低频振荡产生的机理

发电机电磁力矩主要可以分成同步力矩和阻尼力矩。如果在发电机发电过程中，如果同步力矩太小，那么发电机将出现滑行失步现象。如果系统的阻尼力矩不足，那么将出现振荡失步现象。行业界普遍认为低频振荡机理如下：在外界干扰的作用下使得系统自身的负阻尼作用抵消了电机、励磁绕组和机械等产生的正阻尼作用，使得系统中的总的阻尼作用变得很小或者为负数。但是当系统中的阻尼变大时，没有外界作用是，系统又不会自发振荡，而且这种正阻尼在外界扰动出现之后就会迅速地消失。工业界一般这样界定：当系统的阻尼超过零时，但是阻尼很弱，这时候成为弱阻尼。这种系统在经受一个扰动作用时，在很长一阶段才能够恢复正常，而且在振荡平息过程中又会有新的扰动出现，观察到系统的波形时大时小，这种振荡导致系统一直处于振荡过程中，一直难以被平息。如果系统阻尼小于零时，这种状态称为负阻尼，在这种情况下系统可能产生自发振荡的情况，而且在振荡过程中波形的幅值会逐渐变大。由于大多数的系统都是非线性的系统，这样当幅值增加到一定程度时，就会出现等幅振荡的情况，如果这时候在系统中部增加阻尼或者相关干扰措施，就很可能导致系统出现振荡失步的现象，从而导致系统出现解列的情况。

2.低频振荡条件

一般的水电厂都是建设在位置十分偏僻的地方，而且这些设备长期处在环境十分恶劣的地区，同时在汛期，发电机发电的时间也特点集中，这种就很容易造成低频振荡事故的产生。根据很多实践经验，水电厂和电网之间发生低频振荡主要满足以下几个条件。第一个条件是水电厂要和电力网络之间形成弱连接关系。第二是电力系统的供电线路很长，也就是长距离送电。第三是水电厂的发电机组都是采用的是自并励快速励磁方式。第四个条件是电厂在汛期都是满负荷发电，发电时间十分集中。

3.水电厂防范低频振荡的措施的几点建议

3.1从技术上保障水电厂

为了减少低频振荡对于水电厂和电力网络的影响，首先需要从技术上解决这个问题。为了更好地保障发电机始终处于正常工作在正常的状态，可以为水电机组的励磁系统配置辅助设备，这个设备就是电力系统稳定装置。这个装置能够有效抑制低频振荡的产生，尤其适用于单机（或单个电厂）对电网之间的局部低频振荡。而且这种抑制方式技术十分成熟且性价比很高。输送距离特别长且比较单一的线路可考虑加装固定串联补偿装置。这种装置成本低，可靠性高，能够有效抑制低频振荡的产生。另外为了更好提供抑制效果，可以在系统另外添加一个可控串联补偿装置。在系统运行方式方面，应该尽量避免出现大容量单线路送电的运行方式。

3.2做好发电机设备的测试工作

发电机的触点工作需要具备很强的安全性和可靠性，直接影响着发电机的安全性能。同时触点测试也直接关系到发电机工作的工作效率问题，因此需要做好触点测试工作。触点测试主要通过发电机触点的电气性能来判断发电机工作性能以及工作效率。对于常开和常闭开关一般需要使用万用表进行区分，主要通过测其两端接触点的电阻值大小来有效判断接触点性能问题。在一般测试过程中，可以使用万用表的十倍欧姆档开展发电机线圈的测试情况，通过阻值数值的变化情况能够有效判断万用表线圈中线路的开路和短路情况。在应用万能表测试线圈电阻时，也可以对于触点电阻阻值进行测量，从而判断触点电阻情况，从而判断触点工作情况，进而更好发挥发电机在电气工程中的应用情况。

3.3加强管理和维护工作

为了更好地减少低频振荡在对于电力系统和水厂的影响，最大程度保障水电产安全稳定的运行，那么就需要更完善的机制和系统来支持它。作为水电厂企业企业，就要必须认识到低频振荡地危害。在实际开展工作的过程中，需要加强管理工作，加强对于发电设备以经济供电线路的维修工作，检查对于发电组进行有效的维护，及时发现潜在的问题，及时制定相应的解决方案，从而更好促进相应的解决方案，更好保障水电厂正常运转。

结语

综上所述，低频振荡对于电力系统产生了很大的破坏作用。水电厂在解决具体故障时还需要结合着具体的情况来制定解决方案，从而减少低频振荡对于电力系统的破坏。

参考文献：

[1] 吴彤，涂光瑜，康健.湖北鄂西电网低频振荡抑制及 PSS 试验研究 [J].电力系统及其自动化学报，2013，15（4）：1-2.

[2] 律方成，王亚玲，杨以涵，陈志业.TCSC 阻尼系统低频振荡的控制策略分析 [J].电力系统自动化，1998，22（7）：23-24.

（作者单位：国电四川发电有限公司南桠河水电分公司）