电力系统机电振荡的非线性现象探析
本篇文章通过对地域仿真手段来得到机电振荡所产生的响应轨迹，并且依据不同程度来对系统的非线性带来一定的影响，依据相关响应轨迹所出现的幅值以及有关频率做出合详细的研究，并且对机电振荡中存在的非线特性能够对轨迹的相关数值带来影响。倘若仿真无穷大系统出现小扰动的情况，模拟机当中的机电振荡就会引起强波的振荡现象，并且在试验过程中得到的强迫功率振荡比较大。通过相关人员的试验可以很好的说明：周期性的小扰动会对机电振荡带来影响，并且当扰动频率以及相应的发电机组与振荡频率相互靠拢的情况下，这时候系统就能够符合最大振幅标准。
1 不同扰动条件下系统响应的变化
系统机电在振荡时，对发电机当中的频率、或者是相关的功率等方面都会产生一定的影响。为了对非线性因素给机电振荡带来的干扰做出详细的探索，本篇文章采取时域仿真的手段，针对系统中出现机电振动现场情况，对机电振荡时能够给响应轨迹的变化产生的影响进行合理的研究。
为了能够得到机电振荡以后所出现的响应轨迹，本篇文章主要使用Simulink仿真环境的形式，来对无穷大系统进行搭建。
在该仿真系统中，通过对发电机机端施加三相短路故障，观察系统在不同扰动量条件下，其功角δ、转速ω、输出电磁功率Pc的响应曲线。扰动量的大小通过改变故障元件的故障持续时间来实现。
当发电机机端发生三相短路时，发电机功角δ在幅值上有较大突变。在系统阻尼作用下，幅值逐渐减小，系统趋近于稳定运行状态。通过观察发电机的转速ω和输出功率Pe的变化曲线，可得出相同结论。
倘若当系统将扰动量进行改变时，那么当扰动量逐渐增加时，系统受到冲击的程度也会增加。如果非线性动态系统在刚开始的运行点就与系统稳定的运行点出现慢慢远离的情况，那么系统所表现出来的数值就会不断的增大，从而导致振荡的时间延长，出现振荡频率不高的现象。
倘若电力系统的规模不断的增大，那么相关的联络线上就会变得越来越重；当系统在运行过程中与稳定运行点出现远离的情况，那么非线性就会逐渐增强。假如发生机电振荡的情况，那么系统频率就会随之而逐渐降低，可能会出现不到0.1Hz振荡效果。
当扰动量增加到一定数值的情况下，可能会大于系统稳定运作的范围标准，会让系统出现不稳定的情况。相关人员通过采取仿真的方式对扰动量在6.5个周波范围，系统就会发生不稳定的现象。
2 同一扰动条件下机电振荡响应的变化
研究机电振荡过程中的发电机功角δ、转速ω、输出电磁功率Ρe的振荡周期和振荡频率的变化有利于我们认识机电振荡现象，为研制相关机电振荡抑制器提供一定的理论依据。
上述单机无穷大模型仿真系统中，扰动量为6.5个周波时间系统发生失稳。当扰动量为6个周波时间时，此时系统的初始振幅最大，系统非线性特性对响应曲线的影响作用达到稳定域内的最大值。
设置扰动量为6个周波时间，记录功角δ、转速ω和电磁功率Pe在故障发生后的第1～6周期的振荡周期变化。
在系统遭受一定量的扰动时，由于系统存在正阻尼，随着时间的增加，阻尼使系统振荡的能量不断减少，最终导致振荡幅值减小。同时，因系统非线性特性因素的影响，在系统初始振荡周期达到发生短路故障最大值时，系统功角、转速和电磁功率的振荡周期随时间变化呈减少趋势。
在仿真模型中，当设置扰动量小于6个周波的其他时间时，可得到相同结论。
采用各种基于轨迹辨识的分析方法和非线性理论方法，如分岔理论、混沌理论等，来获取系统线性化的低阶模型，得到相应传递函数，确定系统稳定运行域。
3 无穷大电源存在小扰动时系统的机电振荡变化
电力系统中存在的负荷波动以及相关系统的不稳定性都会对出现连续性的小扰动带来影响。在特定的情况下，有可能会发生功率振荡的现象，甚至会让功率振荡的幅值增大，从而给系统造成失稳的情况，严重的会让系统出现解列的现象，例如：某一地区电网就出现了振荡带来的事故。当前，对于这种问题的原因没有明确的说明。
在仿真模型中，改变无穷大电源节点内扰动量的扰动频率，即式（3）、（4）、（5）中的f，使之数值从0.1逐步增大2.0以上：当C1=0.1；C2=C3=0；σ1=-0.01时，即无穷大电源节点只在节点电压V上存在一个小扰动ΔV时，系统机电振荡响应曲线如图1所示。
令C=0.05时，重复上述试验，发现响应曲线幅值变小，但总体变化趋势不变。当模拟Δf、Δθ扰动时，可得到相似结果。
从以上内容可以看出，当发电机组在运作过程中，会有振荡频率的伴随。倘若扰动源的相关频率与振动频率之间相互靠近的情况下，系统就会出现强迫功率振荡的情况。通过本模型可以看出：发电机组大概在1.1～1.2范围内就会发生振荡频率的现象，假如扰动频率处于这段范围内，那么振荡的幅值就会最大。
结束语
通过本篇文章总结了以下几点结论：第一，相关人员通过在单机无穷大系统中采取仿真的手段进行相关研究，发现模型处于6.5个周波的范围时，系统就会发生不稳定性；第二，系统的非线情况会对响应轨迹中的曲线带来影响。倘若非线性越大的情况下，衰减就会快；相反，就变得很慢；第三，周期性的扰动情况会给强迫功率振荡带来影响。系统中存在的阻力并不是直接因素，假如系统出现的阻力越强，那么扰动源所产生的频率以及相应的频率都会对振荡幅值带来直接的影响。
