一起660MW機組低頻振蕩現象的分析

楊長存

摘 要：文章通過介紹某4×660MW發電廠一臺機組出現的低頻振蕩的過程，分析其振蕩的原因以及出現振蕩后如何采取相關的防范措施，避免機組的振蕩發散，影響其他機組甚至電網的的安全穩定運行。

關鍵詞：低頻；振蕩；阻尼

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）34-0176-02

引言

2017年5月，某電廠檢修人員在值班期間接到值長通知，某臺660MW機組出現了低頻振蕩，同時網調自動化處也第一時間通知電廠方某臺機組出現了1.22Hz的低頻振蕩，振蕩過程持續了25秒，值班人員通過查看振蕩機組的DCS運行記錄、機組及線路的故障錄波器、PMU等保護設備確認了機組振蕩的發生，幸好當時有功功率波動的范圍不是很大，振蕩機組通過DCS控制系統及勵磁PSS電力系統穩定裝置提供的正阻尼作用使得振蕩未得到發散。

什么是低頻振蕩？簡單來講就是發電機的轉子角、轉速，以及相關電氣量，如線路功率、母線電壓等發生近似等幅或增幅的振蕩，因振蕩頻率較低，一般在0.1-2.5Hz，故稱為低頻振蕩。其產生的原因主要為電力系統中發電機并列運行時，在一定的擾動下發生發電機轉子間的相對搖擺，并在低阻尼時持續振蕩導致。振蕩分為局部振蕩和區域振蕩。造成低頻振蕩可能的原因主要有以下幾點：（1）機組切機的過程；（2）輸電線故障或保護裝置誤動過程；（3）斷路器設備事故；（4）機組甩負荷過程。

如何識別低頻振蕩？在工程應用中低頻振蕩辨識通常在WAMS主站端（調度端），通過對接收到的PMU數據進行分析，提取出振蕩參數。主要通過以下流程來判斷：（1）采集被監視線路或者發電機的有功功率，進行低通濾波處理，防止頻譜混疊；（2）判斷功率是否突變，序分量是否有短路特征，Ucos%是否較小。若有功率突變，序分量無短路特征且Ucos%較大，則在采集一個數據窗后啟動Prony分析，進而求出振蕩的幅值，頻率，阻尼比。（3）上送振蕩參數。

下面通過調取振蕩時刻PMU波形，以判斷機組是否存在低頻振蕩行為。

從圖1中可以看出，相對于其他兩臺機組#4發電機有功功率有幾處存在明顯的突變，在一次機組負荷指令變化時，機組有功功率出現了振蕩，但并未發散，查看其中某一振蕩時刻機組的有功功率曲線如圖2。

從圖2可以看出在報警時刻#4有功功率在突變，最低值為266.649MW，最高值為376.683MW，突變量達到10MW，根據低頻振蕩辨識方法，基本可以確定#4發電機確實存在低頻振蕩，同時對比查看低頻振蕩期間機組的頻率變化，振蕩頻率為1.2Hz，與調度監測的低頻振蕩頻率1.22Hz基本一樣。

1 振蕩的原因分析

通過查看運行日志了解到，14：24時該臺機組A側高壓主汽閥故障，運行人員關閉了A側高壓調閥，對比A側高壓調閥關閉前后曲線，可以發現在A側高壓調閥關閉后，一次調頻調節達到穩定的時間明顯變長，且在機組的調節過程中動作量明顯增大，機組的正阻尼作用變低，見圖3和圖4。

在機組AGC指令下需要升降負荷時，由于只有單側主汽調閥，調節精度難以滿足要求，導致機組在受到一次調頻動作的擾動后，開始小幅振蕩，最大時達到-11.963，對比振蕩時刻#3DCS曲線，可以發現#3發電機也有一次調頻動作，但各項曲線明顯比較平穩。為避免機組在AGC指令下的低頻振蕩，申請退出機組的一次調頻，在機組一次調頻退出后，有功功率基本無振蕩出現，證明了在機組A側高壓調閥故障期間一次調頻作用引起了此次#4機組的低頻振蕩。

綜上所述，在機組主調門故障等可能降低機組的正阻尼的不可抗事件的發生后，操作員應及時退出機組一次調頻，這樣可以降低機組低頻振蕩發生的概率。

2 結束語

在交直流混連電網的時代，輸電線路變得日趨復雜，發生故障的概率較以往大很多，除了常規的增大PSS的增益放大倍數以提高機組的正阻尼作用外，一旦機組發生振蕩首先應當根據振蕩頻率、振蕩分布等信息正確判斷低頻振蕩源，如振蕩源為本廠，則降低機組有功功率，同時增加無功功率輸出，若有運行機組PSS未投入，應立即將其投入以增加機組的正阻尼，作為生產一線人員必須要掌握相應的應對措施，保障電網及機組的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]國家電網公司繼電保護培訓教材[Z].

[2]電力系統分析教材[Z].

[3]馬成廉.電力系統低頻振蕩辨識綜述[J].科技創新與應用，2012（32）：153.endprint