PRONY在電力系統(tǒng)低頻振蕩控制中的應(yīng)用.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性大大增加，大容量長距離輸電被廣泛采用，從而引起區(qū)域間系統(tǒng)的低頻振蕩問題加重。這種振蕩不僅影響著全國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，也直接降低了系統(tǒng)的輸送容量，使電力生產(chǎn)和輸送能力得不到最大利用。因為大型電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性如果遭到破壞，就可能造成一個或數(shù)個大區(qū)域停電，使它們一時陷于癱瘓和混亂，嚴(yán)重者甚至危及全國，對人民生活及國民經(jīng)濟造成災(zāi)難性損失。在這方面，美國、俄羅斯、英國等電力技術(shù)先進的國家都有過慘重教

2、訓(xùn)。電力系統(tǒng)是一個包含大量控制器的大系統(tǒng)，其中包含有許多控制器。而且電力系統(tǒng)經(jīng)常會面臨由負(fù)荷波動，結(jié)構(gòu)變化，以及短路等事故所引起的危險。因此需要更好的對其穩(wěn)定情況進行分析和控制。特別是隨著全國電網(wǎng)的互連互通，電網(wǎng)的穩(wěn)定運行變的更加重要。從8.14美加大停電看出，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性對國民經(jīng)濟，人民生活都有巨大影響。如何提高大電網(wǎng)的穩(wěn)定性，抑制系統(tǒng)間、區(qū)域間的低頻振蕩，如何對其進行穩(wěn)定分析以及穩(wěn)定控制成為人們面對的首要問題。對于如何抑制系統(tǒng)的

3、低頻振蕩，人們以往采用的是數(shù)值仿真方法、特征值分析方法和頻域方法等。由于大電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，以及控制器的增加，以前傳統(tǒng)的計算方法變的難以使用。特別是在設(shè)計階段進行了參數(shù)計算，但加入實際系統(tǒng)后參數(shù)變化可能很大，并且由于多個控制器的加入也有可能造成系統(tǒng)的特性改變，尤其是引入負(fù)阻尼和由此帶來的振蕩。利用Prony分析法，可以通過從系統(tǒng)中得到的信號直接獲得系統(tǒng)的信息，特別是可以直接得到系統(tǒng)的特征值，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析帶來便捷的途徑。 P

4、RONY分析方法憑借著它可以對信號進行快速擬合，從而得到各個分量的振幅、阻尼比、頻率和相角等信息不需要對大系統(tǒng)進行大規(guī)模的矩陣分析，可通過輸入特定信號和輸出信號快速得到系統(tǒng)的傳遞函數(shù)?？筛鶕?jù)現(xiàn)場測量的信號得到系統(tǒng)的參數(shù)和傳函，從而解決了設(shè)計中參數(shù)的整定值與實際不符造成的控制器等參數(shù)誤差。Prony方法處理高階系統(tǒng)效果好，系統(tǒng)模型階數(shù)的選擇可以根據(jù)辯識的目的和需要具體確定等特點正越來越引起人們的重視。 本文首先介紹了低頻振蕩的原理

5、，起因，研究的意義和目前研究狀況，然后介紹了低頻振蕩分析的幾種方法及各種方法的優(yōu)缺點，并引入了PRONY分析方法。此后介紹了PRONY分析的一般方法，將其與電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析的傳統(tǒng)方法進行了比較，闡述了Prony方法在電力系統(tǒng)低頻振蕩領(lǐng)域的適用性、作用、現(xiàn)在應(yīng)用情況以及未來的發(fā)展趨勢。在此基礎(chǔ)上提出了如何利用PRONY分析方法對發(fā)電機模型進行分析，如何對分析出的模型進行簡化，最后利用PRONY分析出的模型整定發(fā)電機PID型勵磁附加控制器參

6、數(shù)。為了將單機整定方法擴展到多機系統(tǒng)中，本文提出了一種利用PRONY辯識出發(fā)電機簡化模型以及本機與網(wǎng)絡(luò)中其他發(fā)電機的關(guān)聯(lián)模型以及區(qū)域間低頻振蕩模式，并以這些模型為基礎(chǔ)對發(fā)電機的PID型附加勵磁控制器進行多目標(biāo)優(yōu)化協(xié)調(diào)整定方法。本方法可以不依賴仿真軟件直接整定勵磁控制器參數(shù)，還可以在整定過程中計及發(fā)電機之間的關(guān)聯(lián)。最后對PRONY分析方法的未來應(yīng)用以及發(fā)展趨勢進行展望。 本文還利用MATLAB構(gòu)建了單機和多機仿真系統(tǒng)，編制了基于遺