電力系統(tǒng)低頻振蕩在線分析關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國電能消耗量持續(xù)增長，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問題更加復(fù)雜，分析和控制難度不斷增加。其中，低頻振蕩問題在互聯(lián)電力系統(tǒng)中屢有發(fā)生，對電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響，已成為目前威脅互聯(lián)電網(wǎng)安全和制約電網(wǎng)傳輸能力的關(guān)鍵問題。
　　傳統(tǒng)的低頻振蕩分析方法，基于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，以小干擾穩(wěn)定性理論分析振蕩模式，或者以計(jì)及非線性高階項(xiàng)交互影響的正規(guī)型方法和模態(tài)級數(shù)法分析振蕩模式。這些方法的分析精度受制于模型階

2、數(shù)、參數(shù)準(zhǔn)確性、未建模動態(tài)以及模式交互因素的影響，已無法滿足現(xiàn)代大規(guī)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析的要求。目前，隨著WAMS（Wide-Area Measurement System，WAMS）系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用，基于測量信號的低頻振蕩分析方法成為研究重點(diǎn)。
　　針對實(shí)測低頻振蕩信號，受擾軌跡真實(shí)反映了系統(tǒng)的動態(tài)過程，并且完全包含激振模式的特征信息。但是低頻振蕩信號是一種典型的非平穩(wěn)信號，存在振幅隨時間變化以及激振模式出現(xiàn)隨機(jī)性等非平穩(wěn)

3、信號特點(diǎn)，傳統(tǒng)低頻振蕩信號分析方法基于平穩(wěn)信號假設(shè)模型，對低頻振蕩模式的非平穩(wěn)特性參數(shù)辨識存在一定的局限性?；诖耍疚难芯縃HT（Hilbert Huang Transform，HHT）方法分析低頻振蕩問題，圍繞該方法應(yīng)用中的主要理論和關(guān)鍵技術(shù)問題開展以下幾方面的研究：
　　1．研究基于測量信號的低頻振蕩分析方法。針對低頻振蕩實(shí)測信號的特點(diǎn)，對比研究改進(jìn)Prony方法和HHT方法分析低頻振蕩信號的理論模型和算法過程，測試分析了P

4、rony方法存在模型定階、擬合精度以及非平穩(wěn)參數(shù)辨識局限性問題。著重研究了HHT方法分析振蕩信號及辨識振蕩模式特征參數(shù)的方法，討論振蕩模式辨識的物理意義，測試驗(yàn)證了該方法的模式辨識結(jié)果具有較高的有效性和精度。
　　2．討論影響HHT方法分析低頻振蕩信號有效性和準(zhǔn)確性的主要因素，研究提高HHT方法性能的關(guān)鍵技術(shù)和改進(jìn)方法。針對現(xiàn)有HHT方法存在的端點(diǎn)效應(yīng)、擬合誤差、模式混疊和阻尼損失等問題，通過低通數(shù)字濾波技術(shù)、基于AR模型的端點(diǎn)延

5、拓技術(shù)、B樣條插值技術(shù)、篩分控制因子和復(fù)小波分析等改進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了一種改進(jìn)的低頻振蕩信號分析算法，極大地提高了振蕩模式特征參數(shù)辨識的精度。
　　3．針對WAMS提供的實(shí)測信號，研究基于HHT方法的在線低頻振蕩模式分析技術(shù)。特別針對EMD（Empirical Mode Decomposition，EMD）過程的模式混疊和低頻振蕩信號的非平穩(wěn)參數(shù)辨識問題，提出改進(jìn)頻率外差方法和自適應(yīng)滑動窗口技術(shù)，解決了EMD分解中的間歇性和倍頻模式混

6、疊問題，同時確定出不同振蕩模式的存在時間，并且實(shí)現(xiàn)了1s時間進(jìn)制的近實(shí)時低頻振蕩信號在線分析算法。該算法能夠在線自適應(yīng)分析出系統(tǒng)低頻振蕩情況，辨識低頻振蕩模式參數(shù)準(zhǔn)確度高、實(shí)時性強(qiáng)。
　　4．討論了基于模型的小干擾穩(wěn)定性理論在判定振蕩模式相關(guān)性方面的局限性。研究基于實(shí)測信號分析振蕩模式相關(guān)性，從能量轉(zhuǎn)換的角度建立一種基于HHT方法的貢獻(xiàn)因子，量化定義了擾動與低頻振蕩模式和發(fā)電機(jī)狀態(tài)變量之間的相關(guān)性關(guān)系。設(shè)計(jì)了基于HHT方法的貢獻(xiàn)因