阻尼低频振荡的电力系统广域励磁控制研究

论文摘要

由于电网的大互联,区域间的低频振荡成为了威胁系统稳定的关键问题之一。电力系统稳定器（PSS）是系统中最重要的抑制低频振荡的设备,但目前对它的研究基本采用离线整定的特征值分析方法,不能满足系统实时性、多样性和复杂性的要求,面对运行方式的改变和负荷的变化就不能快速地提供阻尼从而抑制振荡。但是,基于广域测量系统（WAMS）的同步相量测量技术在电力系统中的应用和发展为实时抑制和控制低频振荡带来了契机。本文结合以上问题,在现有的研究基础上,做了如下的研究工作:1、在阐述低频振荡基本原理的基础上,列举和分析了目前研究低频振荡的基本方法,指出了各自存在的不足。2、本文针对基于同步相量测量单元的广域测量系统构成及基本原理做了简要介绍,分析了广域测量系统（WAMS）在低频振荡检测、分析、控制阶段的应用。3、本文在讨论Prony方法本质的基础上,给出了一种基于奇异值-总体最小二乘法的Prony辨识方法,并分析了采样点数、阈值、数据窗等参数对辨识结果的影响。4、Prony方法辨识振荡特征,并将计算结果应用到传递函数辨识中,然后依据辨识传递函数采用极点配置法和根轨迹法进行电力系统稳定器（PSS）设计。并通过算例验证了该方法的有效性。5、在传统PSS分析基础上,提出区间振荡模式下电力系统稳定器（PSS）的输入信号由广域测量信号组成,广域信号采用区间相对角频率和联络线功率信号。实验表明,选取广域测量信号作为PSS输入信号的控制能更好地抑制区间低频振荡。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1、1 电力系统低频振荡概述
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 低频振荡的负阻尼机理
• 1.1.3 低频振荡分析方法的研究现状
• 1.1.4 低频振荡控制方法研究现状
• 1、2 励磁系统发展现状
• 1、3 本文主要研究内容
• 第二章 广域信号在低频振荡中的应用
• 2、1 引言
• 2、2 同步相量测量单元（PMU）
• 2.2.1 PMU与EMS的比较
• 2.2.2 PMU基本原理及结构
• 2.2.3 PMU的发展现状
• 2、3 基于PMU的广域实时动态监测系统WAMS
• 2.3.1 广域测量系统用于电力系统分析的必要性
• 2.3.2 电力系统广域实时动态监测系统的原理及结构
• 2、4 功角的测量方法
• 2.4.1 间接测量功角
• 2.4.2 利用转子位置测量功角
• 2.4.3 利用发电机转速信号测量功角
• 2、5 广域测量系统在本文中的应用
• 2.5.1 基于WAMS的在线检测模块
• 2.5.2 基于WAMS的在线分析模块
• 2.5.3 基于WAMS的控制模块
• 2、6 本章小结
• 第三章 基于量测方法的低频振荡分析
• 3、1 引言
• 3、2 Prony算法介绍
• 3、3 Prony算法的参数及在低频振荡中的应用
• 3.3.1 模型阶次的确定
• 3.3.2 信号预处理
• 3.3.3 采样频率的选择
• 3.3.4 采样时间长度的选择
• 3、4 基于量测方法的低频振荡参与因子计算
• 3、5 本章小结
• 第四章 基于量测方法的广域PSS参数整定
• 4、1 引言
• 4、2 基于Prony分析的传递函数辨识
• 4.2.1 传递函数辨识方法
• 4.2.2 算例分析
• 4、3 反馈广域信号的电力系统稳定器
• 4.3.1 广域反馈信号的提出
• 4.3.2 传统PSS模型
• 4.3.3 反馈广域信号的PSS模型
• 4.3.4 需要调整的参数和范围
• 4、4 极点配置法和根轨迹法整定参数
• 4.4.1 极点配置法
• 4.4.2 极点配置法确定待补偿的相位
• 4.4.3 PSS超前-滞后参数设定
• 4.4.4 根轨迹计算系统的增益
• 4、5 本章小结
• 第五章 仿真算例
• 5、1 仿真模型
• 5、2 仿真过程及分析
• 5.2.1 Prony辨识振荡模式和强相关机组
• 5.2.2 Prony辨识系统传递函数和留数
• 5.2.3 加入本地反馈信号PSS仿真实验
• 5.2.4 加入广域反馈信号PSS仿真实验
• 5、3 仿真结果比较
• 5、4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6、1 结论
• 6、2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录