......................... 15 非常规状态（Power System Unconventional States）......................18 宽频振荡（Broadband Oscillation）................................................. 20 长周期储能技术 (Long Duration 20 宽频振荡（Broadband Oscillation） 撰稿：姜静雅、宋瑞华 宽频振荡是电力系统的一种异常运行状态，在这种运行状态下， 电力电子设备、常规电源、电力网络中会出现电气量的振荡现象。该 振荡具有非线性的特征，振荡频率范围从几赫兹到几千赫兹以上。 2018 年，清华大学学者谢小荣团队在《电力系统新型振荡问题 浅析》一文中在数学上将各种振荡等价为与电气振荡一致的电网络形 态，并指出新型振荡事件的共性特征： 1）机理上涉及多变流器、可再生能源机组和交直流电网间的动 态相互作用，与旋转机组惯性和轴系动态主导的传统机电(低频)振荡 有本质的区别； 2）振荡频率范围宽，从几 Hz 到 kHz 以上，包含机械扭振和电 气振荡频段，有激发谐振的风险； 3）振荡的频率、阻尼或稳定性受变流器和电网诸多参数，乃至 风、光等外部条件的影响，具有影响因素复杂、大范围时变的特征；

新疆等地次 / 超同步振荡事故 口 英国 8.9 大停电事故： 2019 年 8 月 9 日，英国伦敦北部输电线路遭遇雷击，电源出力损失共约 190 万 千瓦。其中霍恩风电场因抗扰能力不足而脱网，损失约 74 万千瓦，故障冲击超出系统调节能力， 触 发低周减载动作，造成包括伦敦在内的大规模停电事故。 口 中国新疆宽频振荡：新疆哈密地区大规模风电发生次 / 超同步振荡严重影响电网安全运行。 装置层面： 资源特性、装置耐受能力对支撑能力的约束 装置多时间尺度控制对全频段稳定的挑战 新能源主动支撑技术的挑战 》四、新能源并网挑战与措施 电压 稳定 频率 稳定 同步 稳定 宽频 振荡 系 统 需 求 口 电力系统碳减排宜“先慢后快” ,CCUS 技术将深刻影响煤电去留和电力低碳转型路径选择。新 能 源成本加速下降有利于更快推进低碳转型进程，但对电力系统安全和消纳带来更大压力。

级微电网已成现实。然而，大规模构网型储能并 机仍面临关键挑战：当数百至数千台独立电压源并联时，如何实现稳定同步运行成为技术难点。主要问题包括： 1）环流问题导致功率分配不均；2）多机交互引发宽频振荡；3）控制算法依赖的高精度同步协调难题。解决 这些挑战是实现高比例可再生能源电力系统的关键。 为应对高比例新能源接入带来的电网稳定性挑战，华为构网型储能系统采用虚拟同步机（VSG ，确保微电网稳定高效运行，有效减少弃光，提升整体 发电量。 双电压源毫秒级响应：在光伏功率骤降（如云遮或日落）时有效发挥构网型储能技术，在 10ms 内快速检 测并响应，有效避免光储柴系统失步振荡。相较之下，传统柴发系统需 2-3 秒完成调频，期间频率偏差可 达 ±0.5Hz 以上。 无光储柴协同算法 有光储柴协同算法 图 2-14：刚果金马本德矿山微电网项目有功快速响应 图 2-15：刚果金马本德矿山微电网项目 行业专家共同构建“智 能微网解决方案工程化设计”的方法论，通过解决方案“四阶段”、“十四步法”，为客户及设计院提供智能 微网解决方案全流程参考。这种工程化思维的本质，是将负荷突变导致的电压崩溃、振荡等“不可见的系统风 险”转化为可预研、可配置、可验证的标准化参数，从而在保障 99.99% 供电可靠性的同时，缩短 50% 以上 的交付周期，这正是微电网从 “定制化项目”升级为“可复制解决方案”的核心突破。百

电机转子运动与机电暂态方程，通过控制转 子动能的存储和释放来提供有功支撑，抑制 频率的突变 光伏虚拟同步机将同步发电机数学模型移植 到DC/DC控制算法中，通过电池储能单元有 功功率的存储或释放，抑制系统频率突变和 阻尼功率振荡 电站式虚拟同步发电机采用电压源型控制 方案，快速响应并网点频率和电压变化， 提供场站级惯量/阻尼和调压调频能力 DC AC DC DC + - DC DC 光伏阵列 惯性储能单元 能力，导致系统失稳风险加大。 新能源发展遇到的问题 储能具有灵活快速调节特性，是提升消纳和解决主动支撑能力不足的重要技术手段 功能 常规机组 新能源 惯量支撑 一次调频 主动调压 阻尼振荡 0 20000 40000 60000 80000 100000 120000 实际发电量 理论发电量 2020年风光储公司风机弃电量统计 单位： 97108 114262 弃风率：15%

土壤温度： 18.7℃ 土壤湿度： 12.8% 随时随地远端调控 护航蔬菜安全最后“一公里” 实时数据呈现 方案涉及产品 智能控制 视频监控 环境监测 农业四情 虫情测报灯 孢子扑捉仪 振荡式杀虫灯 大田种植 大田灌溉控制器 土壤养分速测仪 畜禽种植 畜禽养殖控制器 空气温湿 光照 CO2 硫化氢 氨气 PM2.5 水产养殖 水产养殖控制器 气象站 溶解氧 PH 值 水温 水质电导 波段、波的频率设定在特定范围内，近距离用光、远距离用波，加以 诱到的害虫本身产生的性信 息引诱成虫扑灯，灯外配以频振式高压电 网触杀，使害虫落入灯下的接虫袋内，达到杀灭害虫的目的。 技术规栺： 振荡式杀虫灯 项 目 规 栺 电源 太阳能蓄电池： DC12V /24Ah ；太阳能电池板功率：≥ 40Wp 诱集光源 150W 诱虫灯管，主波长 365nm 功率 ≤35W 设计寿命 ≥5 年

中，也使用了 Bloch 球来展示量子态演化规律。 拉比振荡也是一类非常重要的物理现象，在量子计算中，无论 量子信息技术应用案例集（2024） 7 是核磁共振量子计算还是其他的量子计算系统，拉比振荡都尤其重 要，因为它是校准量子门的重要手段，而只有校准了量子门，才有 可能成功实现量子计算。该实验重点是，通过测量拉比振荡，加深 对核磁共振原理的理解；进一步掌握在核磁共振系统中实现单比特 4 所示。 图 4 在 SpinQuasar 软件中观测量子态在 Bloch 球上的演化规律 在拉比振荡模块，可以进行的操作是通过采集原始的量子信号， 最后进行正弦拟合，来获取量子比特的 90 度脉宽数据，操作界面如 图 5。 图 5 通过原始数据测量拉比振荡曲线 量子信息技术应用案例集（2024） 9 最后在 HHL 算法实验中，学生是利用图形界面编程方法，将简 利用掺铒光纤放大器实现功率放大。进一步，通过周期性极化铌酸 锂晶体（PPLN2）将光脉冲的频率加倍，随后，将倍频光作为泵浦 光在 PPLN2 晶体上转换成信号光，并在光纤环路中形成简并光学参 量振荡器（DOPO），从而生成具有特定相位和振幅的光脉冲，即光 量子比特。所有光量子比特都工作及存储在光纤环路中以供后续的 量子计算使用。 电气系统主要指测量与反馈部分，由平衡零差探测器、可编程

断面潮流（有功、电流、方向、动态变化）； 8) 母线电压； 9) 分层、分区的无功电压水平； 10) AGC 状态； 11) CPS（CPS1、CPS2）； 12) 系统频率； 13) 低频振荡； 14) 电网主接线（线路长度、最大允许电流等参数、线路保 护配置等）； 15) 自然灾害； 16) 各分析应用软件分析计算结果等。 c) 可视化展现形式 常规可视化包括颜色可视化、形态可视化、控件可视化。其中颜色 保护及安控装置异常信息。 3) 保护及安控装置通道异常信息。 4) 远方自动控制异常信息。 f) 网络分析告警 1) 网络分析后的设备越限告警。 2) 网络分析模块本身的告警，如状态估计是否收敛。 3) 低频振荡等检测模块发出的告警。 g) 前置通道告警 1) 主站和子站之间通信通道的中断、恢复告警。 2) 子站和装置之间通信通道的中断、恢复告警。 3) 以通道和厂站为单位的通信状态告警。 4) 通道值班、备用、故障等告警。 分类方法，向各类专业运行人员提供相关信息； 4) 支持告警与其他元素（表格、曲线、报表等）同画面混 排显示； 5) 点击画面上的厂站字符可以调出相应的画面 6) 支持告警追溯相关曲线，如低频振荡等。 7) 对于跳变告警可以根据公式组成自动搜索跳变分量； a) 告警查询界面，可按时间、区域、厂站、馈线、类型、等级、 告警对象等多种条件分类检索，并支持模糊查询。 b) 应提供多页面的综合告警智能显示界面。

u u t g n f 新能源并网与直流建设引入大量电力电子设备，系统模型复杂度剧增，调度优化决策更加依赖求解在复杂时空维 度上的复杂优化问题，更加依赖短时间尺度的详细高阶动态方程作为约束；振荡模式复杂，传统采用局部线性化 新能源设备 直流输电设备 模型 等效 技术挑战：复杂度挑战 约束 0.0-020z m-0a0+ 方 Ze .0-00 方 Lgo 高阶动态方程 -Q Of0-0- 下 0+·O 应比 回 = 电力电子设备在系统的等效模型 模型复杂度 剧增、 中国南方电网 CHINA SoUTHERN POWER GRID 振荡模式复杂 详细 模型 效率 zL.()-20 20 口 - 新型电力系统中，秒级、毫秒级的交流电机过渡过程与微秒级电力电子开关过程相互交织，响应特性更为复杂， 抑制广谱波动的手段有

等为主体的发电系统转型。电力系统将向强不确定 性系统演变，向电力电子装备主导演变，向全局智 能化、数字化转变。 以新能源为主体的新型电力系统面临诸多新 挑战。如电力电子化程度的快速上升，会引发系统 宽频振荡、谐波、谐振等事故风险[2]。国家积极推 进的源网荷储一体化和多能互补，使多时间、多空 2 高电压技术 2022, 48(1) 间尺度的协调控制变得更加复杂。供电经济性和可 靠性问题进一步凸显，需配套新增调节性电源、抽 2.3 电缆隧道、GIL 管廊数字化 对于运行电缆的状态感知主要以温度、局部放 电、护层电流等方式为主。电缆是目前故障率高、 实施数字化难、诊断效果急需提高的领域。目前， 停电的移动式振荡波检测可发现的电缆缺陷较多[41]， 但未来的发展方向仍然是在线式和移动式的不停电 检测技术。直埋、排管电缆除生产时安装传感器， 运行中很难再安装传感器，仅能监测井盖、出地等 部分的问题。