云南电网与南方电网主网异步联网后,外送直流容量远远大于本地负荷水平,水轮机组占总装机70%以上,部分电网发电机组惯性降低,直流闭锁故障往往产生系统有功功率的不平衡,极易发生超低频振荡,云南电网中功角稳定问题转换为频率稳定问题。为了提高主网对云南电网频率稳定性的辅助调节作用,实际工程建设中在直流送端系统中加入频率限制控制器(FLC,Frequency Limit Control)与一次调频协调作用,从而保证系统频率的稳定。本文对电网中常用的离心飞摆机械转调速器和直流频率限制器数学模型即逻辑框架进行详细的分析,基于频率惯性中心假设的系统,根据调速器控制框图推导的传递函数计算分析频率振荡模式的原理,得出其频率波动时电磁功率、机械功率和转角之间的相量关系。基于阻尼转矩法,考虑水轮机调速器水锤效应时间常数和调差系数变化对系统阻尼比及频率振荡的抑制作用;基于奈奎斯特稳定判据,在此基础上分析加入FLC之后,比例-积分参数对系统稳定裕度的改变。为验证理论分析的正确性,在改造后的异步4机2区域仿真系统中对不同参数情况下对频率振荡的影响得到验证。在此基础上,本文进一步针对水轮机调速器和FLC控制器中死区环节进行研究。电力系统调速器非线性环节采用控制理论中描述函数法进行分析。通过对比两种死区类型的输入-输出特性曲线得出无阶跃死区对系统频率振荡幅值消减作用更加明显;基于描述函数法,等效出水轮机调速器和FLC死区环节负倒描述函数,采用奈奎斯特曲线分析非线性系统稳定性,得出系统稳定性判断取决于系统频率振荡初始幅值,有阶跃死区在达到交点频率时,对应幅值较小更容易产生频率振荡现象,因此采用无阶跃死区更有益于系统的稳定,并在4机2区域系统中仿真验证其正确性。最后,基于云南普侨直流孤岛电网实际数据,在离线PSD-BPA仿真平台下复现云南电网出现的超低频振荡现象,针对一次调频与FLC协调控制过程并提出相应的控制策略,通过在不同死区取值的情况下,进行prony分析对比其频率振荡幅值、频率大小、阻尼比的大小,仿真结果表明FLC死区小于调速器先动作时,对超低频振荡的抑制更加有效。