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(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)電能消耗量持續(xù)增長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)模不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性問(wèn)題更加復(fù)雜，分析和控制難度不斷增加。其中，低頻振蕩問(wèn)題在互聯(lián)電力系統(tǒng)中屢有發(fā)生，對(duì)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(wèn)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(jí)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(dòng)態(tài)以及模式交互因素的影響，已無(wú)法滿足現(xiàn)代大規(guī)模互聯(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(cè)量信號(hào)的低頻振蕩分析方法成為研究重點(diǎn)。
　　針對(duì)實(shí)測(cè)低頻振蕩信號(hào)，受擾軌跡真實(shí)反映了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，并且完全包含激振模式的特征信息。但是低頻振蕩信號(hào)是一種典型的非平穩(wěn)信號(hào)，存在振幅隨時(shí)間變化以及激振模式出現(xiàn)隨機(jī)性等非平穩(wěn)

3、信號(hào)特點(diǎn)，傳統(tǒng)低頻振蕩信號(hào)分析方法基于平穩(wěn)信號(hào)假設(shè)模型，對(duì)低頻振蕩模式的非平穩(wěn)特性參數(shù)辨識(shí)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(wèn)題，圍繞該方法應(yīng)用中的主要理論和關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開展以下幾方面的研究：
　　1．研究基于測(cè)量信號(hào)的低頻振蕩分析方法。針對(duì)低頻振蕩實(shí)測(cè)信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)比研究改進(jìn)Prony方法和HHT方法分析低頻振蕩信號(hào)的理論模型和算法過(guò)程，測(cè)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(shí)局限性問(wèn)題。著重研究了HHT方法分析振蕩信號(hào)及辨識(shí)振蕩模式特征參數(shù)的方法，討論振蕩模式辨識(shí)的物理意義，測(cè)試驗(yàn)證了該方法的模式辨識(shí)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(hào)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(duì)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(wèn)題，通過(guò)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(hào)分析算法，極大地提高了振蕩模式特征參數(shù)辨識(shí)的精度。
　　3．針對(duì)WAMS提供的實(shí)測(cè)信號(hào)，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(duì)EMD（Empirical Mode Decomposition，EMD）過(guò)程的模式混疊和低頻振蕩信號(hào)的非平穩(wěn)參數(shù)辨識(shí)問(wèn)題，提出改進(jìn)頻率外差方法和自適應(yīng)滑動(dòng)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(wèn)題，同時(shí)確定出不同振蕩模式的存在時(shí)間，并且實(shí)現(xiàn)了1s時(shí)間進(jìn)制的近實(shí)時(shí)低頻振蕩信號(hào)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(shí)低頻振蕩模式參數(shù)準(zhǔn)確度高、實(shí)時(shí)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(cè)信號(hào)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(dòng)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