《基于prony算法的电力系统低频振荡模式识别讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于prony算法的电力系统低频振荡模式识别讲义（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、内蒙古科技大学本科生毕业设计说明书（毕业论文）题 目：基于Prony算法的电力系统低频振荡的模式识别学生姓名：谢霞学 号：200867130301专 业：电气工程及其自动化班 级：电气2008-3班指导教师：杨培宏 讲师2内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）基于Prony算法的电力系统低频振荡的模态识别摘 要随着电网的日益扩大，大容量机组在电网中不断的投运以及高放大倍数的励磁系统的使用，使得系统中低频振荡现象时有发生。研究在线的模态的辨识是实现电力系统低频振荡在线监视以及抑制低频振荡的重要理论基础。为了研究电力系统低频振荡，人们提出了许多方法。而Prony算法可以通过给定输入信号下的响应直
2、接估计系统的振荡频率、衰减因子、幅值和相位。在实际应用中，将现场测量的低频振荡数据进行Prony分析，从而得到低频振荡的模型组成，包括各个模型的频率、振幅、衰减因子和相角。因此，Prony算法在电力系统低频振荡分析中得以广泛应用。但Prony算法也有其局限性，如受噪声影响较大等。关键词：电力系统； 低频振荡；Prony分析Power system low frequency oscillation modeidentification based on Prony methodAbstractWith the growing of power grid, that large capacity
3、 units in power grid are continuous operated and the excitation system with high magnification is used makes the system often happen low frequency oscillations. Study of online model identification is the important theoretical basis of the realization of power system low frequency oscillation monito
4、ring as well as damping. In order to study the low frequency oscillation in power system, the people proposed many methods. The Prony method can use the input signal response to directly estimate the oscillation frequency, damping, amplitude and phase. In practical application, Prony analysis analys
5、e the low frequency oscillation data of situation measurement and obtain the low frequency oscillation models, including the frequency, amplitude, damping and phase angle of every model .Therefore, the Prony method is widely applied in low frequency oscillation of power system. But Prony algorithm h
6、as its limitations, such as the noise influence.Key words: Electric power system; Low frequency oscillation; Prony analysis 目 录摘 要IAbstractII第一章 绪 论11.1 电力系统低频振荡的定义11.2 低频振荡的分类11.3 电力系统低频振荡产生的原因21.4 电力系统低频振荡研究的意义3第二章 电力系统低频振荡的研究方法52.1 低频振荡产生的机理52.1.1 负阻尼机理52.1.2 共振机理62.1.3 非线性理论机理72.1.4 分歧理论72.1.5 其
7、它振荡机理72.2 低频振荡常用的分析方法82.2.1 数值仿真法82.2.2 特征值分析法82.2.3 频域方法82.2.4 非线性理论分析法92.2.5 Prony分析法9第三章 Prony算法及其特点113.1 Prony算法113.1.1 Prony算法的介绍113.2 傅里叶变换、小波分析和Prony算法的比较163.2.1 傅里叶变换163.2.2 小波分析173.2.3 Prony分析方法18第四章 Prony分析方法在研究电力系统低频振荡中的应用194.1 MATLAB软件的介绍194.2 Prony方法中的参数选择204.3 Prony分析在实际中的应用21第五章 结论27参
8、考文献29致谢3033第一章 绪 论“西电东送、南北互供、全国联网、厂网分开”是21世纪前半叶我国电力工业的战略方针，“建设坚强智能电网”也是我国未来较长一段时间内电力发展的主要方向。随着联网规模的不断扩大，大容量机组，快速、高放大倍数励磁系统的广泛应用大大减弱了电力系统的阻尼，使与阻尼密切相关的低频振荡问题时有发生，严重制约互联电网电能的传输，给电力系统的安全稳定运行带来极大威胁。世界首次低频振荡现象发生在20世纪60年代，美国西北电网和西南电网进行互联时发生了功率的增幅振荡，最终导致发电机失去同步，系统解列；随后，弱阻尼或负阻尼的低频振荡事件在国外多次发生。1984年广东电网和香港电网进行
9、互联时，发生了功率的持续振荡，这是我国首次发现低频振荡现象；随后在国内很多大电网都曾发生过输电线功率低频振荡事例。以上事例说明低频振荡已经成为影响系统稳定运行的重要因素之一，持续的功率振荡可能会损坏系统设备，导致保护装置动作，造成电力系统事故的发生。低频振荡分析是低频振荡控制的研究基础，如何基于广域测量系统实现准确的低频振荡模式在线识别，对提高电力系统的安全稳定运行具有重要意义1。1.1 电力系统低频振荡的定义电力系统稳定可分为三类，即静态稳定、暂态稳定、动态稳定。电力系统发展初期，静态稳定问题多表现为发电机与系统间的非周期失步。电力系统受到扰动时，会发生发电机转子间的相对摆动，表现在输电线路
10、上就会出现功率波动。如果扰动是暂时的，在扰动消失后可能出现两种情况：一种是发电机转子间的摆动很快平息；另一种是发电机转子间的摆动平息的很慢甚至持续增大，若振荡幅值持续增长，以致破坏了互联系统之间的静态稳定，最终将使互联系统解列。产生后一种情况的原因是系统缺乏阻尼或阻尼为负。由系统缺乏阻尼或系统阻尼为负引起的功率波动的振荡频率一般为0.12.5Hz，这种现象称为低频振荡2。1.2 低频振荡的分类按振荡频率和振荡范围的不同，低频振荡可分为局部振荡模式和区域振荡模式3。局部振荡模式，又称为本地振荡模式，它是指在区域内某一台发电机或电气距离很近的几台发电机相对区域内其余发电机的振荡。其振荡频率一般较高
11、，在0.72.5Hz之间，这种振荡局限于区域内，影响范围较小。区域振荡模式指系统中不同区域的两组机群之间发生的相对振荡。由于区域间的电气距离通常很大，且发电机群的等值惯性时间常数也较大，因此低频振荡的频率偏低，一般为0.10.7Hz。需要引起重视的是，这种模式的振荡危害性较大。按振荡性质可将低频振荡分为减幅振荡、等幅振荡和增幅振荡。减幅振荡发生在阻尼大于零的系统。系统阻尼大于零时，不会发生自发振荡，在干扰消失后振荡逐渐衰减。等幅振荡及增幅振荡发生在阻尼等于或小于零的系统。系统阻尼小于零时，可发生自发振荡，振荡幅值逐渐增大。由于系统的非线性，在振荡幅值增加到一定值后呈等幅振荡。1.3 电力系统低
12、频振荡产生的原因现代电力系统由于机组容量大、输电电压高、分布地域广、构成元件多以及响应速度快，因而运行特性复杂、控制管理困难,一个严重扰动可能波及全系统并导致严重后果,因此保证电力系统安全稳定运行是一个极端重要但也是极端困难的问题。低频振荡问题的认识与研究有一个过程。早在50年代，原苏联在发展快速励磁系统的同时，就研制了具有发电机定子电流偏差及微分（）或频率偏差及微分（）附加反馈的强励式励磁调节器。它有效的抑制大干扰暂态过程中输电线路的低频振荡。当时还没有发现在小干扰时系统发生等幅振荡或增幅振荡的事故，因此低频振荡问题未引起重视。近年来，由于大型发电机普遍采用由集成电路和可控硅组成的快速励磁调
13、节器，使励磁系统时间常数大为减小，从而降低了系统阻尼，对联系较弱的系统影响较大，使系统中不断出现弱阻尼，甚至负阻尼。正像暂态稳定问题的研究日益受到人们的重视一样，对小扰动稳定性问题的研究，也因其在大型互联电力系统中具有特殊重要的地位而为人们所关注。研究电力系统低频振荡问题的文献很多，一般认为快速响应、高放大倍数的励磁调节系统是导致振荡发生的主要原因。发电机电磁力矩可分为同步力矩和阻尼力矩，同步力矩与同相位，阻尼力矩与同相位。如果同步力矩不足，将发生滑行失步；阻尼力矩不足，将发生振荡失步。通常认为低频振荡产生的原因： 系统在负阻尼时产生的自发功率振荡； 系统在受到扰动时，由于阻尼弱其功率振荡长久
14、不能平息； 系统振荡频率与系统中某种功率波动的频率相同，而且由于弱阻尼，使联络线上该功率波动得到放大，产生了强烈的功率振荡； 由发电机转速变化引起的电磁力矩变化和电气回路耦合产生的机电振荡，其频率约为0.22Hz。1.4 电力系统低频振荡研究的意义低频振荡严重影响了机组的运行安全和电力系统的稳定性。如果系统稳定被破坏，就会造成一个或多个区域停电，对国民经济和人民生活产生严重影响。最早报道的互联电力系统低频振荡是20世纪60年代在北美WSCC成立前的西北联合系统和西南联合系统试行互联时观察到的，由于出现低频振荡，造成联络线过流跳闸，形成了西北联合系统0.05Hz左右、西南联合系统0.18Hz的振
15、荡。随着电网的日益扩大，网络中大容量机组的不断投运，快速、高放大倍数励磁系统的普遍使用，大型互联电网中低频现象时有发生，低频振荡已经成为威胁电网安全的重要问题。如波兰、捷克、匈牙利电网同期接入UCPTE西欧电网之后，即观察到弱阻尼的甚至是负阻尼的功率和频率振荡。当从西到东或从东到西联网传送的功率超过1000兆瓦时，就有振荡产生。1992年美国Rush岛的电力系统由于一个故障削弱了网络的连接，从而事故后发生了局部模式的低频振荡；美国西部电网1996年78月连续两次发生连锁反应式大电网稳定破坏和大面积停电事故，1996年美国WSCC系统由于事故引发的0.23Hz区域间模式的低频振荡直接导致了全系统的解列；2000年8月WSCC系统再次发生了类似的低频振荡。我国互联系统的首次低频振荡记录是在1984年广东与香港联合系统运行中发现的。1984年23月，在广东系统与九龙系统联网时，广东与九龙的132kV联络线多次发生5080MW的功率摇摆，每次510分钟，在132kV和66kV联络线上出现了振荡周期约1.7s的低频振荡，不能自动平息。1984年2月和4月，台湾电力系统400，345kV双回线发生功率振荡，摇
