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电力系统宽频振荡分析与抑制技术设计.docx
资料介绍
电力系统宽频振荡分析与抑制技术设计
1 引言
随着电力电子设备在电力系统中的占比持续提升，宽频振荡问题日益突出。与传统电力系统0.1-2.5Hz的低频振荡不同，新型电力系统的振荡频率范围从几赫兹到数千赫兹，涵盖次同步振荡、超同步振荡和高频振荡，对电力系统安全稳定运行构成严重威胁。宽频振荡的机理复杂、传播范围广、抑制难度大，已成为新型电力系统面临的核心技术挑战之一。本文基于STM32G474嵌入式平台，探讨宽频振荡分析与抑制的技术方案。
2 宽频振荡机理
2.1 振荡分类
电力系统宽频振荡按频率范围分类：次同步振荡（5-50Hz，由风电、光伏变流器与串补线路或弱电网交互引起，振荡模式与轴系扭振频率耦合时可能造成轴系损坏）、超同步振荡（50-100Hz，由变流器控制与电网阻抗交互引起，与次同步振荡对称，常成对出现）、高频振荡（100-2000Hz，由变流器快速控制环路与电网寄生参数谐振引起，频率高，阻尼小，容易发散）。
2.2 振荡机理
宽频振荡的机理主要包括：负阻尼振荡（变流器控制引入负阻尼，抵消系统正阻尼，当总阻尼为负时振荡发散，负阻尼是宽频振荡的主要机理）、强迫振荡（外部周期性扰动激发系统共振，振荡频率与扰动频率一致，振幅取决于扰动幅值和系统阻尼）、谐振（变流器输出滤波器与电网阻抗形成谐振回路，谐振频率处阻抗最小，电流放大，可能烧毁设备）。
3 宽频振荡监测
3.1 宽频测量终端
基于STM32G474的宽频测量终端实现宽频带电压电流信号的同步采集和分析。硬件设计：高速ADC（多通道同步采样，采样率50kHz-1MHz，16位分辨率，用于宽频信号采集，覆盖DC-500kHz频带）、FPGA预处理（数字滤波、降采样、FFT分析，FPGA实现高速并行处理，减轻STM32G474负担）、STM32G474数据处理（宽频振荡参数计算、振荡模式识别、数据存储和通信，计算周期10ms，支持实时分析）。
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