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摘要：随着社会的发展，我国的电力行业的发展也有了创新。由于电网的实际规模开始逐渐扩大，导致电力系统遭受大或者小的扰动之后，就会造成机电振荡现象，而这种现象也是影响电网运行安全与稳定的关键因素。如今在对电力系统中的机电振荡展开分析时，通常都会选择模态分析或者是时域仿真，从而有效的分析出电力系统中存在的非线性现象，而且由于收集信息数据的科学技术一直处于不断的完善与发展中，这就导致研究人员对通过信息数据对电力系统展开分析，从而得知其中机电振荡的相关方式越发关注。
关键词：电力系统；机电振荡；非线性现象探讨
引言
电网规模不断扩大，低频振荡已成为大规模互联电网普遍存在的问题。低频振荡的发生严重影响电力系统的安全稳定运行，一直受到国内外专家学者的关注。随着以同步相量测量装置为代表的先进量测装置在电力系统中的广泛应用，基于量测信息的低频振荡分析方法成为研究热点。该类方法多以扰动录波数据为基础，利用现代信号分析工具提取系统振荡特征，虽然该类分析方法过程简单，结果准确度高，但所需数据需要扰动激发，且结果单一，不能覆盖系统全部振荡模式，无法实现对系统低频振荡特性的全面评估。
1电力系统机电振荡的非线性现象分析方式
1.1模态分析
在对电力系统中的机电振荡展开分析最为有效的方式就是模态分析，这种方式主要指的就是在电力系统中的平衡点，将整个系统中动态的微分方程线性化，将其形成线性状态的方程。按照线性系统中的相关理论，电力系统稳定性的较小干扰和线形状态方程的特征数值与向量有着非常紧密的关联，根据相关人士对分布的特征值与性质所展开的观察，就能够将电力系统中机电振荡的主要模式确定下来，而且这种方式还能够分析出电力系统中机电的振荡回路，存在的是区间还是局部的振荡、振荡的主要模式与电力系统的阻尼功能是否较强等多方面的信息数据。在这种分析方式可以按照不同特征值的求取范围分为两种，一种是全部特征一种是部分特征，在这其中的全部特征主要包含有牛拉法与QR等计算方法，最为科学、有效的就是QR计算方法，能够将电力系统中出现振荡的所有模式搜索出来，也不会出现任何遗漏的状况，通常都是用在中小型的对称或非对称矩阵中，如果用在规模较大的电网振荡分析中，就会存有维数灾或是计算的精度与时间等多方面的问题。所以在对规模较大的电网展开振荡分析时，就可以选用部分特征展开，这种部分特征主要指的就是对电力系统中的局部展开计算，得出这一部分中对于电力系统稳定的影响特征值，并有效的解决计算过程中需要的时间，并在真正意义上提升计算的实际效率，如今这种类型的方式有：Arnoldi或是自激法。
1.2时域仿真
这种方式通常都是应用在分析电力系统中的小扰动或是暂态稳定中，也比较适合机电振荡的相关研究中。这种方式的主要基础就是数值的理论分析，再充分的利用计算机设备与PSCAD或是Simulink等仿真软件，将电力系统在遭遇某种扰动的反应模拟出来，从而在其中分析出机电振荡时频率的特性与阻尼。这种方式能够对所有元件微分的代数方程与系统自身所存有的非线性展开全面考虑，但这种方式在实际应用的过程中也存有很大的限制性，例如：将这种方式应用在规模较大的电网时，在机电振荡的实际频率会较低，而且由于仿真的精度与参量的实际需求，导致计算量逐渐增加在计算过程中所消耗的时间也会更多；在无法确定扰动机电振荡的主要来源时，就会无法及时的找出导致电力系统出现稳定现象的主要原因；或是在某种运行状态下扰动的类型、地点与观测量，都会对实际的结果造成一定程度的影响。
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。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，能够为进一步设计机电振荡抑制器提供有效参考。
3电力系统机电振荡的非线性现象优化
3.1均匀离散链式模型
实际电网中发电机在空间上是离散分布的，结合发电机摇摆方程和节点功率平衡方程，易得到各离散节点发电机转子角变化与时间关系的非线性差分—微分方程，但该方程解析解的获得是相当困难的。基于无限长均匀离散链式电力系统，通过Laplace和Z联合变换，借助Bessel函数族推导出机电扰动在均匀离散系统中变化的解析表达式，研究了扰动传播时的增衰特性及平均速度，从理论上证明了用离散模型和连续体模型描述电网中扰动传播的合理性。基于有限长均匀链式离散电力系统，通过Laplace变换推导出在冲击函数和阶跃函数形式的扰动作用下发电机转子角增量及功率增量关于时间变化的解析表达式，并给出扰动在离散模型中传播的反射公式，说明机电动态可以表示成机电扰动多次反射过程的叠加。在忽略了发电机内阻抗和阻尼以及线路电阻后，得到了简化的一维链式电力系统，基于该简化系统建立了扰动在离散惯量模型中的机电波传播方程，并从扰动频率和电网参数角度入手研究了离散惯量模型中机电扰动的传播规律。
3.2重新设置仿真环境
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。
3.3电力系统机电振荡的非线性对比
通过上述的分析可以得知，在电力系统运行的过程中只出现一种振荡模式时，线性系统与非线性系统会对电力系统振荡的特征造成影响，通常情况下造成的影响可以分为以下几个方面：第一个方面是线性系统对电力系统造成的影响。线性系统的实际相应轨迹应为正弦形轨迹，同时其在电力系统整体振荡的过程中，振荡周期与振荡幅值衰弱的速度不会受到振荡幅值的影响，但在实际分析其振荡值与线性度的过程中，就会影响到后续的非线性度分析，这样一来就会对电力系统机电振荡造成一定程度上的影响，但这种影响并不严重；第二个方面是非线性系统对电力系统造成的影响。非线性系统所相应的轨迹需要充分体现在非正弦性上，同时非线性系统的对称性与正弦曲线相较于线性系统而言也会有所差距。通过稳定平衡点在特定的情况之下，初始的振荡值也会不断增加。
结语
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］陈冬霞．大电网低频振荡研究及其最新进展［J］．东北电力技术，2012，33(11):33－37．
［2］王宇静，于继来．电力系统非线性振荡模态分析［J］．电力系统保护与控制，2010，38(20):1－5，11．