【摘要】：低頻振蕩嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,因此一直是電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要課題之一。廣義的低頻振蕩根據(jù)振蕩頻率可以分為0.1～2.5Hz之間的低頻振蕩和小于0.1Hz的超低頻振蕩。超低頻振蕩主要由水輪機(jī)的水錘效應(yīng)以及調(diào)速器參數(shù)不當(dāng)引起的振蕩現(xiàn)象,然而系統(tǒng)發(fā)電機(jī)數(shù)目眾多,目前缺少基于實測數(shù)據(jù)快速分析機(jī)組在超低頻段對穩(wěn)定性貢獻(xiàn)的方法。頻率在0.1～2.5Hz的低頻振蕩按照機(jī)理主要分成自由振蕩和強(qiáng)迫振蕩兩大類。其中自由振蕩存在一個關(guān)鍵問題為負(fù)荷模型的準(zhǔn)確性嚴(yán)重影響自由振蕩的分析結(jié)果(小干擾分析結(jié)果),但是現(xiàn)有負(fù)荷建模方法不能解決負(fù)荷時變性導(dǎo)致負(fù)荷建模不準(zhǔn)這一問題,這會導(dǎo)致自由振蕩分析結(jié)果不可靠。強(qiáng)迫振蕩的產(chǎn)生原因在于系統(tǒng)存在周期性的擾動源,然而電力系統(tǒng)規(guī)模大,因此強(qiáng)迫振蕩的一個關(guān)鍵問題在于如何定位擾動源的位置。針對如上所述的電力系統(tǒng)低頻振蕩問題,本文做了如下工作:1)基于子空間法提出一種適用于小干擾分析的在線負(fù)荷建模方法。首先選擇時時存在的小擾動數(shù)據(jù)作為辨識信號,并采用子空間法在線辨識負(fù)荷的狀態(tài)空間模型,旨在通過在線滾動建模解決由負(fù)荷時變性導(dǎo)致負(fù)荷模型不準(zhǔn)確的問題。但是子空間法建立的負(fù)荷狀態(tài)空間模型并不是實際負(fù)荷的狀態(tài)空間模型,二者存在未知的線性變換,通過解析的方法證明了上述未知線性變換不影響小干擾分析結(jié)果,從而保證了所提出的負(fù)荷建模方法適用于小干擾分析。2)進(jìn)一步挖掘負(fù)荷模型辨識問題的機(jī)理,發(fā)現(xiàn)了待辨識負(fù)荷與系統(tǒng)的其余部分組成了一個閉環(huán)系統(tǒng),研究了位于前饋位置的擾動(內(nèi)部擾動)和位于反饋位置的擾動(外部擾動)對負(fù)荷辨識的影響,通過待辨識負(fù)荷輸入輸出的解析表達(dá)式,說明了內(nèi)部擾動和外部擾動對待辨識負(fù)荷輸入輸出關(guān)系的影響是完全相反的,待辨識負(fù)荷的輸入輸出關(guān)系不再僅由負(fù)荷自身性質(zhì)確定,證明了負(fù)荷辨識是一個閉環(huán)辨識。當(dāng)采用小擾動數(shù)據(jù)辨識負(fù)荷模型時,閉環(huán)辨識的影響不能忽略。在滿足一定的條件下,預(yù)報誤差法可以解決閉環(huán)辨識問題。本文討論了這些條件并給出了基于預(yù)報誤差法負(fù)荷辨識的詳細(xì)流程。研究成果對于電力系統(tǒng)其它元件的在線辨識與監(jiān)視有借鑒意義。3)提出了一種基于功率譜密度的發(fā)電機(jī)機(jī)械功率擾動源定位方法。該方法推導(dǎo)了擾動源到發(fā)電機(jī)有功功率的傳遞函數(shù)和發(fā)電機(jī)有功功率的功率譜密度的解析關(guān)系。利用上述解析關(guān)系可以對每一臺發(fā)電機(jī)進(jìn)行逐一判斷,定位擾動源的位置。4)提出一種基于解耦觀測器的擾動源定位方法。該方法通過特征結(jié)構(gòu)配置設(shè)計觀測器矩陣,實現(xiàn)了觀測器的輸出與潛在擾動源的解耦,因此觀測器的輸出與擾動源是一一對應(yīng)的關(guān)系,因此根據(jù)觀測器的輸出變量不僅可以定位擾動源的位置,也可以估計擾動源的振幅。5)提出了一種分析機(jī)組在超低頻段對穩(wěn)定性貢獻(xiàn)的方法。在統(tǒng)一頻率模型的基礎(chǔ)上,基于Nyquist判據(jù),發(fā)現(xiàn)調(diào)速器原動機(jī)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)在振蕩頻率的實部可以反映機(jī)組對穩(wěn)定性的貢獻(xiàn)。由于統(tǒng)一頻率模型是一個閉環(huán)系統(tǒng),本文進(jìn)一步研究了閉環(huán)特性對辨識上述指標(biāo)的影響,通過調(diào)速器原動機(jī)系統(tǒng)的輸入輸出解析關(guān)系證明了利用振蕩期間的數(shù)據(jù)辨識上述指標(biāo)可以保證結(jié)果的可靠性。最后根據(jù)信號譜密度理論,給出了辨識的詳細(xì)流程。通過2016年和2018年云南電網(wǎng)PMU記錄的超低頻振蕩真實數(shù)據(jù)證明了方法的可靠性。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM712
【圖文】：

｜２］逡逑Ｏ逡逑根據(jù)丨ＥＥＥ／ＣＩＧＲＥ標(biāo)準(zhǔn)［３，４］，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分類如圖１－１所示：逡逑電力系統(tǒng)j嵍ㄐ藻義希懾危卞義瞎氰嘍ㄥ紋德屎碩ㄥ蔚繆硅嘍ㄥ義閑「扇毆清危蟾桑櫚繆瑰危「桑吹繆瑰義蟡嵍ㄥ危秗厘危露ㄥ危黬嵍ㄥ義隙唐阱味唐阱緯て阱味唐阱緯て阱義賢跡保鋇緦ο低澄榷ㄐ苑擲噱義掀渲�，灾B「扇毆俏榷ㄑ芯糠凍脛校推嫡竦次侍庖恢筆茄д咼塹難芯咳鵲恪９鬩宓膩義系推嫡竦錘菡竦雌德士梢苑殖沙推嫡竦春偷推嫡竦礎(chǔ)Ｆ渲諧推嫡竦吹惱竦雌德室誨義習(xí)閾∮冢埃保齲�，低频振荡祼礼荡频率以掗捼０．１？２．�(dān)齲�，低频振靛N薟蛑麇義希卞義

本文編號：2798923