电力系统低频振荡扰动源定位研究

摘要

电力系统发生局部扰动源引起的低频振荡后，首要任务是快速准确地判断扰动源的位置。扰动源定位技术主要涉及两大问题，一是理论判据的准确性和适用性，二是扰动源搜索策略的有效性。本文首先对国内外相关领域的研究成果进行了综述分析，介绍了低频振荡的类型和机理、控制措施以及已有扰动源定位方法的优点和不足。在此基础上，针对上述两大问题进行深入研究，提出了电力系统低频振荡扰动源定位的一整套方法。
　　首先分析了低频振荡稳态运行点时变的原因，然后基于一种能量函数的构造形式，通过数学推导将其分解为状态能量、往复振荡能量和耗散能量3部分。耗散能量的流向显示了扰动能量的来源和去向，可据此识别扰动源的具体位置。配合能量计算的需要，提出了基于三次样条插值法的电气量振荡稳态点辨识方法。
　　提出了一种新的扰动源定位思路，首先分析了扰动源影响网内机组的机理，然后基于两机振荡简化模型，推导了联络线上各点的振荡相位分布关系，提出了一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法。利用希尔伯特-黄变换计算出具有物理意义的振荡相位，通过计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位，根据电厂就地信息判据可以排查具体的扰动源机组。在识别扰动源机组的基础上，将电磁力矩和机械力矩中的同步力矩和阻尼力矩解耦，对阻尼力矩的作用进行了分段累加，进行了机组控制系统的阻尼状态评价。
　　在扰动源定位判据研究的基础上，提出了扰动源的在线搜索策略，并计及了电网PMU无法完整配置的问题。首先通过电网省间断面和分区断面的耗散能量快速锁定扰动源所在区域，在生成以有功功率为权重的最大生成树的基础上，通过可疑节点交集定位法和逐点包围定位法搜索扰动源的具体位置。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作

第2章 考虑稳态点时变的低频振荡扰动源定位方法

2.1 引言

2.2 稳态运行点时变因素分析

2.3 能量分解与扰动源定位方法

2.4 稳态点辨识

2.5 算例分析

2.6 本章小结

第3章 基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法

3.1 引言

3.2 扰动源定位方法

3.3 振荡相位差计算

3.4 算例分析

3.5 本章小结

第4章 发电机控制系统阻尼判别

4.1 引言

4.2 发电机控制系统阻尼

4.3 励磁和调速系统阻尼贡献

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第5章 计及PMU不可观性的低频振荡扰动源在线搜索方法

5.1 引言

5.2 基本割集耗散能量

5.3 扰动源定位方法

5.4 算例分析

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

攻读硕士学位期间参加的科研情况

致谢