基于WAMS的區(qū)間振蕩動態(tài)特性分析方法研究.pdf

1、按照“控制東部、穩(wěn)定中部、開發(fā)西部”的國家能源發(fā)展戰(zhàn)略，輸電在我國能源輸送中的比重將逐漸增加，“全國聯(lián)網(wǎng)”、“西電東送”戰(zhàn)略也將得到進一步實施，可以預見我國將形成互為支撐、協(xié)調(diào)運行的大型特高壓交流/直流混聯(lián)電網(wǎng)。但是，隨著混合電網(wǎng)規(guī)模的擴大，跨區(qū)電力交換的增加，一些重大技術(shù)問題逐漸顯現(xiàn)，具有復雜振蕩行為的區(qū)間動態(tài)穩(wěn)定問題就是其中之一。它已開始成為危及電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、制約電網(wǎng)傳輸能力的最主要因素之一。
　　 近年來，逐漸建立的廣

2、域測量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System， WAMS）為電力系統(tǒng)廣域?qū)崟r動態(tài)監(jiān)測與控制的發(fā)展帶來了新的信息技術(shù)平臺，成為當今各國爭相研究、開發(fā)、應用的新興科技領域。其中，區(qū)間動態(tài)監(jiān)測與控制模塊的核心技術(shù)之一就是區(qū)間振蕩主導模式的頻率、阻尼、振型、參與因子以及同調(diào)性等特征信息的準實時辨識和獲取技術(shù)。為此，本文圍繞區(qū)間振蕩動態(tài)特征信息的獲取方法進行了深入研究，完成了以下主要工作：
　　 (1)研究了一種基

3、于希爾伯特-黃變換法(Hilbert-Huang Transform， HHT)提取電力系統(tǒng)時變振蕩特性中瞬時頻率和阻尼的實用方法。該方法能夠在一定程度上分析非線性、非平穩(wěn)信號的局域動態(tài)行為和特性，較好地反映振蕩過程中所包含的多個模式隨時間的變化規(guī)律以及模式間的相互影響，提高了特定信號的識別能力和處理效果。以貴州電網(wǎng)的初步試驗數(shù)據(jù)為例表明了該方法的潛在有效性。
　　 (2)提出了一種基于相關(guān)分析(Correlation Anal

4、ysis, CA)快速估計區(qū)間振蕩振型的新方法。它首先通過一個由先驗知識設計并在線校正的低通或帶通濾波器，從WAMS采集的各聯(lián)絡線有功功率信號中提取目標弱阻尼模式為主導的分量信號，然后對其進行時域相關(guān)性分析，借助自相關(guān)和互相關(guān)系數(shù)確定該模式下各區(qū)間功率偏差的歸一化幅值和相對相位，進而獲得其功率偏差振型，并結(jié)合離線計算、在線修正的模態(tài)表，確認等效轉(zhuǎn)速振型和對應模式。利用CA方法對一對弱阻尼的平穩(wěn)信號和一對非指數(shù)時變幅值的反相非平穩(wěn)信號的分

5、析結(jié)果表明了該方法的適用性。案例分析在一個華東電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中展開，仿真結(jié)果表明了該方法的快速性、有效性以及潛在的實用性。
　　 (3)提出了一種基于功率偏差△P估計區(qū)間模式參與因子的新方法。該方法利用時域信號辨識方法提取受測振蕩功率信號中的各模式分量，并由一種新的指標（△P模式能量級）確定區(qū)間主導模式，然后估算其中危險模式的右特征向量幅值和相位，繼而得到該模式下各大區(qū)機群、主力電廠的參與因子。此外，在參與因子估計值的基礎上，借助

6、主導模式下的△ω振型相位引入?yún)⑴c方向信息，提出了一個更加形象、直觀的概念：參與度振型。它可以為運行人員提供主導模式下區(qū)域同調(diào)機群或主力電廠的參與程度和參與方向信息，亦可為在線準實時識別或分類強相關(guān)區(qū)域、機群和機組提供參考。利用一個擴展的IEEE3機9節(jié)點算例對本文方法的適用性做了驗證，并討論和分析了工況與模型詳細程度對結(jié)果的影響。案例分析在一個華東電網(wǎng)規(guī)劃系統(tǒng)中展開，仿真結(jié)果表明了該方法的有效性和潛在的實用性。
　　 (4)提出

7、了一種基于改進經(jīng)驗模式分解技術(shù)(Refined-Empirical Mode Decomposition,R-EMD)和相關(guān)分析方法(CA)相結(jié)合的追蹤機電振蕩同調(diào)性的綜合方法。它首先利用R-EMD技術(shù)從WAMS系統(tǒng)采集的聯(lián)絡線有功功率、母線電壓相角等信號中提取主導區(qū)間模式的分量信號，然后對各通道的分量信號進行時域相關(guān)性分析，借助互相關(guān)系數(shù)確定主導區(qū)間模式下機群或機組的同調(diào)性。該方法較Prony等參數(shù)化方法具有對非平穩(wěn)非線性信號適應性強

8、，對噪聲敏感性弱的特點。案例分析在一個新英格蘭39節(jié)點系統(tǒng)和一個澳大利亞東南部簡化系統(tǒng)中展開，借助PSS/E仿真工具自定義了一個隨機時變負荷模型以模擬系統(tǒng)運行環(huán)境，結(jié)果初步表明了該方法的有效性。
　　 (5)研究了一種基于降階思想的區(qū)間振蕩復頻域在線分析方法，為模態(tài)表的在線修正提供了一種思路。首先，對于特定區(qū)間模式，分析了不參與或弱參與該模式的發(fā)電機的電磁功率特性，指出此時可以將其等效為恒功率負荷，從而減少待分析發(fā)電機，實現(xiàn)降階