基于WAMS的區(qū)間振蕩動(dòng)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(jìn)一步實(shí)施，可以預(yù)見我國將形成互為支撐、協(xié)調(diào)運(yùn)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(kuò)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(fù)雜振蕩行為的區(qū)間動(dòng)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(yùn)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(cè)量系統(tǒng)（Wide Area Measurement System， WAMS）為電力系統(tǒng)廣域?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制的發(fā)展帶來了新的信息技術(shù)平臺(tái)，成為當(dāng)今各國爭(zhēng)相研究、開發(fā)、應(yīng)用的新興科技領(lǐng)域。其中，區(qū)間動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與控制模塊的核心技術(shù)之一就是區(qū)間振蕩主導(dǎo)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(zhǔn)實(shí)時(shí)辨識(shí)和獲取技術(shù)。為此，本文圍繞區(qū)間振蕩動(dòng)態(tài)特征信息的獲取方法進(jìn)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(shí)變振蕩特性中瞬時(shí)頻率和阻尼的實(shí)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(hào)的局域動(dòng)態(tài)行為和特性，較好地反映振蕩過程中所包含的多個(gè)模式隨時(shí)間的變化規(guī)律以及模式間的相互影響，提高了特定信號(hào)的識(shí)別能力和處理效果。以貴州電網(wǎng)的初步試驗(yàn)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(jì)區(qū)間振蕩振型的新方法。它首先通過一個(gè)由先驗(yàn)知識(shí)設(shè)計(jì)并在線校正的低通或帶通濾波器，從WAMS采集的各聯(lián)絡(luò)線有功功率信號(hào)中提取目標(biāo)弱阻尼模式為主導(dǎo)的分量信號(hào)，然后對(duì)其進(jìn)行時(shí)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(duì)相位，進(jìn)而獲得其功率偏差振型，并結(jié)合離線計(jì)算、在線修正的模態(tài)表，確認(rèn)等效轉(zhuǎn)速振型和對(duì)應(yīng)模式。利用CA方法對(duì)一對(duì)弱阻尼的平穩(wěn)信號(hào)和一對(duì)非指數(shù)時(shí)變幅值的反相非平穩(wěn)信號(hào)的分

5、析結(jié)果表明了該方法的適用性。案例分析在一個(gè)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(shí)用性。
　　 (3)提出了一種基于功率偏差△P估計(jì)區(qū)間模式參與因子的新方法。該方法利用時(shí)域信號(hào)辨識(shí)方法提取受測(cè)振蕩功率信號(hào)中的各模式分量，并由一種新的指標(biāo)（△P模式能量級(jí)）確定區(qū)間主導(dǎo)模式，然后估算其中危險(xiǎn)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(jī)群、主力電廠的參與因子。此外，在參與因子估計(jì)值的基礎(chǔ)上，借助

6、主導(dǎo)模式下的△ω振型相位引入?yún)⑴c方向信息，提出了一個(gè)更加形象、直觀的概念：參與度振型。它可以為運(yùn)行人員提供主導(dǎo)模式下區(qū)域同調(diào)機(jī)群或主力電廠的參與程度和參與方向信息，亦可為在線準(zhǔn)實(shí)時(shí)識(shí)別或分類強(qiáng)相關(guān)區(qū)域、機(jī)群和機(jī)組提供參考。利用一個(gè)擴(kuò)展的IEEE3機(jī)9節(jié)點(diǎn)算例對(duì)本文方法的適用性做了驗(yàn)證，并討論和分析了工況與模型詳細(xì)程度對(duì)結(jié)果的影響。案例分析在一個(gè)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(shí)用性。
　　 (4)提出

7、了一種基于改進(jìn)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｊ椒纸饧夹g(shù)(Refined-Empirical Mode Decomposition,R-EMD)和相關(guān)分析方法(CA)相結(jié)合的追蹤機(jī)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(luò)線有功功率、母線電壓相角等信號(hào)中提取主導(dǎo)區(qū)間模式的分量信號(hào)，然后對(duì)各通道的分量信號(hào)進(jìn)行時(shí)域相關(guān)性分析，借助互相關(guān)系數(shù)確定主導(dǎo)區(qū)間模式下機(jī)群或機(jī)組的同調(diào)性。該方法較Prony等參數(shù)化方法具有對(duì)非平穩(wěn)非線性信號(hào)適應(yīng)性強(qiáng)

8、，對(duì)噪聲敏感性弱的特點(diǎn)。案例分析在一個(gè)新英格蘭39節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)和一個(gè)澳大利亞東南部簡(jiǎn)化系統(tǒng)中展開，借助PSS/E仿真工具自定義了一個(gè)隨機(jī)時(shí)變負(fù)荷模型以模擬系統(tǒng)運(yùn)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(fù)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(duì)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(jī)的電磁功率特性，指出此時(shí)可以將其等效為恒功率負(fù)荷，從而減少待分析發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)降階