论文部分内容阅读
按照“控制东部、稳定中部、开发西部”的国家能源发展战略，输电在我国能源输送中的比重将逐渐增加，“全国联网”、“西电东送”战略也将得到进一步实施，可以预见我国将形成互为支撑、协调运行的大型特高压交流/直流混联电网。但是，随着混合电网规模的扩大，跨区电力交换的增加，一些重大技术问题逐渐显现，具有复杂振荡行为的区间动态稳定问题就是其中之一。它已开始成为危及电网安全稳定运行、制约电网传输能力的最主要因素之一。
近年来，逐渐建立的广域测量系统（Wide Area Measurement System， WAMS）为电力系统广域实时动态监测与控制的发展带来了新的信息技术平台，成为当今各国争相研究、开发、应用的新兴科技领域。其中，区间动态监测与控制模块的核心技术之一就是区间振荡主导模式的频率、阻尼、振型、参与因子以及同调性等特征信息的准实时辨识和获取技术。为此，本文围绕区间振荡动态特征信息的获取方法进行了深入研究，完成了以下主要工作：
(1)研究了一种基于希尔伯特-黄变换法(Hilbert-Huang Transform， HHT)提取电力系统时变振荡特性中瞬时频率和阻尼的实用方法。该方法能够在一定程度上分析非线性、非平稳信号的局域动态行为和特性，较好地反映振荡过程中所包含的多个模式随时间的变化规律以及模式间的相互影响，提高了特定信号的识别能力和处理效果。以贵州电网的初步试验数据为例表明了该方法的潜在有效性。
(2)提出了一种基于相关分析(Correlation Analysis, CA)快速估计区间振荡振型的新方法。它首先通过一个由先验知识设计并在线校正的低通或带通滤波器，从WAMS采集的各联络线有功功率信号中提取目标弱阻尼模式为主导的分量信号，然后对其进行时域相关性分析，借助自相关和互相关系数确定该模式下各区间功率偏差的归一化幅值和相对相位，进而获得其功率偏差振型，并结合离线计算、在线修正的模态表，确认等效转速振型和对应模式。利用CA方法对一对弱阻尼的平稳信号和一对非指数时变幅值的反相非平稳信号的分析结果表明了该方法的适用性。案例分析在一个华东电网规划系统中展开，仿真结果表明了该方法的快速性、有效性以及潜在的实用性。
(3)提出了一种基于功率偏差△P估计区间模式参与因子的新方法。该方法利用时域信号辨识方法提取受测振荡功率信号中的各模式分量，并由一种新的指标（△P模式能量级）确定区间主导模式，然后估算其中危险模式的右特征向量幅值和相位，继而得到该模式下各大区机群、主力电厂的参与因子。此外，在参与因子估计值的基础上，借助主导模式下的△ω振型相位引入参与方向信息，提出了一个更加形象、直观的概念：参与度振型。它可以为运行人员提供主导模式下区域同调机群或主力电厂的参与程度和参与方向信息，亦可为在线准实时识别或分类强相关区域、机群和机组提供参考。利用一个扩展的IEEE3机9节点算例对本文方法的适用性做了验证，并讨论和分析了工况与模型详细程度对结果的影响。案例分析在一个华东电网规划系统中展开，仿真结果表明了该方法的有效性和潜在的实用性。
(4)提出了一种基于改进经验模式分解技术(Refined-Empirical Mode Decomposition,R-EMD)和相关分析方法(CA)相结合的追踪机电振荡同调性的综合方法。它首先利用R-EMD技术从WAMS系统采集的联络线有功功率、母线电压相角等信号中提取主导区间模式的分量信号，然后对各通道的分量信号进行时域相关性分析，借助互相关系数确定主导区间模式下机群或机组的同调性。该方法较Prony等参数化方法具有对非平稳非线性信号适应性强，对噪声敏感性弱的特点。案例分析在一个新英格兰39节点系统和一个澳大利亚东南部简化系统中展开，借助PSS/E仿真工具自定义了一个随机时变负荷模型以模拟系统运行环境，结果初步表明了该方法的有效性。
(5)研究了一种基于降阶思想的区间振荡复频域在线分析方法，为模态表的在线修正提供了一种思路。首先，对于特定区间模式，分析了不参与或弱参与该模式的发电机的电磁功率特性，指出此时可以将其等效为恒功率负荷，从而减少待分析发电机，实现降阶，提高计算速度，增强实时性；然后，给出了基于该降阶思想的区间振荡在线分析的具体步骤，阐述了造成误差的主要因素；最后，以浙江电网为例，分析了浙北-浙南区间振荡模式，初步表明了该方法的有效性。