隨著跨區(qū)大電網互聯(lián),電網規(guī)模的擴大和結構的日益復雜,超高壓交直流超長距離輸電和各種新能源及電力電子設備的接入,電能供應實現(xiàn)了全國范圍的資源優(yōu)化配置,極大提高了現(xiàn)有電網的經濟性和可靠性,然而與此同時,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題也日益凸顯,威脅著電網的安全穩(wěn)定運行。當規(guī)模龐大的電力系統(tǒng)中的發(fā)電機原動機及調速器、勵磁系統(tǒng)、負荷波動等擾動中存在周期性擾動時,就會引發(fā)系統(tǒng)的強迫振蕩,尤其當強迫振蕩的頻率接近系統(tǒng)的弱阻尼振蕩模式的固有頻率時,會造成共振,引起擾動源被放大很多倍,產生大幅值的強迫振蕩。當該振蕩模式的阻尼比為0時,振蕩幅值達到最大,造成嚴重的共振效應。本文針對電力系統(tǒng)的強迫振蕩,研究了多種將擾動源定位到發(fā)電機及發(fā)電機控制設備的方法,本文的具體工作如下:（1）提出了一種運用未知輸入觀測器（Unknown Input Observer,UIO）進行擾動源隔離,從而實現(xiàn)強迫振蕩擾動源設備定位的方法。首先建立了電力系統(tǒng)的線性化模型,來自原動機及調速器、勵磁系統(tǒng)的典型的擾動源被視為未知輸入包含在電力系統(tǒng)的線性化模型中。然后提出了一種基于UIO和故障隔離的系統(tǒng)化的擾動源定位方法,根據(jù)由UIO產生的模型響... 

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31Hz強迫振蕩時各發(fā)電機電磁功率

第3章基于觀測器靈敏度設計的強迫振蕩擾動源定位67圖3-21.31Hz強迫振蕩時各發(fā)電機殘差的頻譜將-30dB的高斯白噪聲注入到所有發(fā)電機的輸出響應y(t)(用p.u.和rad/s表示)數(shù)據(jù)中，作為測量噪聲。用各發(fā)電機的輸出狀態(tài)變量響應y(t)作為其觀測器的輸入，驅動觀測器生成各發(fā)電機的殘差r(t)。最終得到各發(fā)電機觀測器的殘差信號頻譜，如圖3-2所示。由于所設計的每臺發(fā)電機的觀測器生成的殘差對外部電網周期擾動通過網絡傳到本發(fā)電機的強迫振蕩實現(xiàn)了接近解耦，而僅對本發(fā)電機內部的周期性擾動保持敏感，所以在強迫振蕩中僅根據(jù)各發(fā)電機殘差在振蕩頻率處是否有顯著的頻譜響應，即可識別具體的擾動源機組。對于圖3-2所示，僅發(fā)電機G6的殘差在振蕩頻率1.318Hz處有顯著峰值，而其他機組在該頻率處的峰值很小，可忽略不計。這表明僅發(fā)電機G6內部存在1.318Hz的周期性擾動注入，而其他發(fā)電機沒有，從而表明G6即是擾動源機組。從該例中可以看出該方法有清晰的理論基礎，根據(jù)殘差的頻譜可以直接方便地識別出擾動源機組。而其他發(fā)電機在1.318Hz處有較小的峰值主要是由采用的參數(shù)不準確，加入的噪聲和運行狀態(tài)點的改變造成。這也同時說明了本章的方法對實際應用中的影響因素具有較好的魯棒性。3.4.1.2勵磁系統(tǒng)擾動源引發(fā)的強迫振蕩定位同樣的，將各發(fā)電機的機械功率和所有負荷增加10%，使得系統(tǒng)的運行狀態(tài)與觀測器設計點的運行狀態(tài)有所不同。將0.5p.u.,0.64Hz的正弦擾動添加到發(fā)電機G4的勵磁系統(tǒng)參考信號中，激發(fā)0.64Hz的強迫振蕩。各發(fā)電機電磁功率如圖3-3所示。同樣的，將-30dB的白噪聲加入發(fā)電機輸出y(t)中，再用各發(fā)電機的輸出y(t)驅動觀測器從而產生殘差r(t)。所有發(fā)電機的殘差的頻譜如圖3-4所示。由于各觀測器殘差僅對發(fā)電機內部的周期性擾動有響應，故根據(jù)圖

浙江大學博士學位論文68值很小，可忽略。圖3-30.64Hz強迫振蕩時各發(fā)電機電磁功率圖3-40.64Hz強迫振蕩時各發(fā)電機殘差的頻譜3.4.1.3多擾動源引發(fā)的強迫振蕩定位系統(tǒng)和各發(fā)電機運行狀態(tài)的改變同前述一致。分別將0.64Hz，50MW和1.31Hz，50MW的正弦機械功率擾動添加到發(fā)電機G9的原動機和發(fā)電機G5的原動機中以激發(fā)多擾動源強迫振蕩。在各發(fā)電機輸出y(t)中加入與前述算例同樣大小的噪聲信號，并利用含噪聲的y(t)驅動各發(fā)電機觀測器生成殘差r(t)。所有發(fā)電機的殘差的頻譜如圖3-5所示。根據(jù)圖3-5，各發(fā)電機的殘差在1.318Hz和0.635Hz處分別有一個很明顯的峰值，說明系統(tǒng)存在兩個周期性擾動注入，即擾動源。與1.318Hz和0.635Hz處明顯的峰值對應的發(fā)電機分別是G5和G9，這兩個發(fā)電機也即為與強迫振蕩兩個頻率分量分別相對應的擾動源。該算例說明本章的方法衡量的是殘差的頻譜，而不同頻率的擾動源引發(fā)的強迫振蕩的殘差頻譜在頻域是解耦的，從而通過比較殘差的頻譜，可以得到殘差對不同的周期性擾

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