摘要：加强对力系统机电振荡的非线性现象分析对于电网的安全性能以及稳定性的提高有着重要的影响。基于此，本文将针对影响电力系统机电振荡变化的因素进行分析，进而提出不同扰动条件下系统响应的变化、同一扰动条件下机电振荡响应的变化以及无穷大电源存在小扰动时系统的机电振荡变化的相关内容，希望可以加深人们对电力系统机电振荡的非线性现象的理解与认识。
关键词：电力系统；机电振荡；非线性现象；功角振荡幅值；振荡周期
引言：现阶段，部分电力企业对电力系统机电振荡的非线性现象的认识程度还不够，分析研究也还不够全面，在电力企业稳定性优化的过程中还存在着很多的问题，而相关的理论研究也还不够成熟，所以本文针对电力系统机电振荡的非线性现象的分析研究是很有现实意义的。
1影响电力系统机电振荡变化的因素
要想进行电力系统机电振荡的非线性现象分析，加强对影响电力系统机电振荡变化因素的了解是十分必要的。从影响电力系统变化的条件来看，一般来说，电力系统的机电振荡的过程中，发电机的频率、转速、输出电磁的功率都会产业一定的变化，而对于变化现象的分析，有利于进行机电振荡抑制器的一系列研究。通常情况下，针对电力系统机电振荡的非线性现象分析需要针对不同的扰动条件下的系统响应变化，同一扰动条件下机电振荡响应的变化以及无穷大电源存在小扰动时系统的机电振荡变化三个方面展开。
2电力系统机电振荡的非线性现象分析
2.1不同扰动条件下系统响应的变化
分析非线性因素对系统机电振荡的影响可以根据系统轨迹辨识技术的时域仿真法进行分析。具体来说，就是利用仿真输电线路上所产生的机电振荡状况来进行非线性因素影响具体分析。图1所示，就是Matlab软件中Simulink仿真环境下的搭建无穷大系统模型[1]。
图 1 Simulink仿真环境中所搭建的单机无穷大模型
在该仿真系统中，可以通过施加三相短路故障的方式，进行系统不同扰动量条件下的观察，其功角响应曲线如图2所示。
图 2 扰动量为3个周波时间的发电机功角响应曲线
从图2的曲线中可以看出，在发生三相短路的情况下，发电机功角在幅值上有所突变。而随着系统阻尼的作用，其幅值也在不断地变小，逐渐趋于稳定。而在扰动量不同的情况下，振荡响应曲线变化如下表所示。
表 1 不同扰动量条件下的功角振荡幅值、周期和频率
由此可以看出，当系统的扰动量有所改变时，系统所遭受的冲击会随着扰动量是增大而增大，非线性动态电力系统运行点与稳定运行点的距离也不断增加，故障响应曲线的初始峰值与振荡周期以及频率也有一定的变化。在电力系统规模增大时，潮流也会随之加重，稳定运行点远离，也就是说，非线性的程度越强。
2.2同一扰动条件下机电振荡响应的变化
研究同一扰动条件下机电振荡响应的变化，就要进行发电机功角、转速、输出电磁功率在机电振荡过程中变化的研究，从单机无穷大模型仿真系统可以看到，故障持续时间扰为6.5个周波数时，系统是失稳状态，当故障持续时间为6个周波数时，振荡的初始幅值最大。据此，如下表所示，可以在6个周波数的时间内，进行功角、转速以及电磁功率振荡周期变化的记录。
表 2 同一扰动量下的振荡周期变化
根据同一扰动量下的振荡周期变化表所示的数据可以分析得知，当系统受到扰动，会因为正阻尼的存在，使得振荡能量不断降低，从而降低振荡幅度。与此同时，受到非线性特性因素的影响，当短路故障最大时，系统一系列的振荡周期也会逐渐地减少。此外，Prony分析方法、分岔理论、混沌理论等也可以进行系统线性化低阶模型的获取，从而确定系统稳定运行域。
2.3无穷大电源存在小扰动时系统的机电振荡变化
通常情况下，由于电力系统中负荷波动以及励磁调速系统的波动问题，使得系统运行会持续小量的扰动，有时还可能引起大幅度的功率震荡，进而影响系统的稳定性，甚至会造成系统解列的现象发生。而要研究小扰动对于电力系统机电振荡所造成的影响。首先，要进行仿真环境的重新设置，具体来说，就是当系统正常运行的过程中，在无穷大电源稳定的前提下，进行针对性的小扰动的增加，当节点内扰动量的频率随着时间的延续不断地增加时，就会产生小扰动量，进而使得机电振荡随着扰动频率的改变而不断地产生变化。道东频率增加，功角、转速以及电磁功率会呈现先增后降的情况，并逐渐稳定。据此，可以得出，发电机组运行时，振荡频率是存在的，且当扰动频率与原有频率接近时，强迫功率振荡的情况就会发生[2]。
结束语：综上所述，电力系统机电振荡的非线性现象与扰动条件、系统响应、无穷大电源小扰动等方面有着很大的联系。电力系统机电振荡对电力系统的安全运行造成了一定的威胁，加强对其非线性现象的分析理解，有利于制定针对性的策略，提高电力系统的安全稳定性能，维护用电的安全，为人们提供更多的便利。
参考文献：
[1]任必兴,杜文娟,王海风.并网统一潮流控制器影响系统机电振荡模式的阻尼转矩分析[J].电力系统自动化,2018,42(17):18-30+57.
[2]张涛.基于OpDMD的互联电网机电振荡特征提取与分析方法研究[D].东北电力大学,2018.
论文作者:陈毓宁
论文发表刊物:《电力设备》2018年第27期
论文发表时间:2019/3/13
标签：机电论文; 电力系统论文; 系统论文; 无穷大论文; 条件下论文; 现象论文; 频率论文; 《电力设备》2018年第27期论文;