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电力系统低频振荡在线监测与强迫振荡抑制研究

刘伟东  
【摘要】:迄今为止,相关学者和研究人员对电力系统低频振荡已做出大量研究成果,其中许多成果已应用于实际系统并取得显著效益。但随着电力系统的发展,系统规模逐渐增大,系统元件数量急剧增加以及新能源发电比例的提高,使电力系统低频振荡分析和控制的难度与日剧增,多种不同性质的低频振荡时有发生。基于低频振荡问题复杂化趋势,本文进一步研究低频振荡在线监测和强迫振荡抑制方法,为分析和解决复杂条件下低频振荡阻尼监测和强迫振荡抑制问题进行尝试。本文首先概括介绍低频振荡产生机理机及其主要相关的监测和控制方法。其次,以线性状态空间模型为基础,采用模态叠加法和虚拟激励法,推导并分析多机系统中自由振荡、强迫振荡及随机振荡相关表现特点,并分析三者中相关模式可观性特点。而后,本文总结随机子空间方法辨识的特点,分析其应用于低频振荡全过程辨识的可能性,并针对子空间辨识中系统定阶问题,引入基于量子聚类的稳定图定阶方法,以相关数据验证所提方法对三种振荡辨识的适用性;为降低辨识时间复杂度以适应实时在线监测需要,本文引入子空间追踪方法,并根据电力系统低频振荡数据的特点制定相关参数的自适应调整方案,以提高递推跟踪的快速性与鲁棒性,并结合相关案例对所提方案进行验证。最后,本文提出采用自抗扰与多目标控制相结合的方法构造系统主动消振控制器以实现强迫振荡抑制。本文以自由振荡、强迫振荡以及随机振荡三种振荡表现特征分析为切入点,该分析内容有利于深入理解三者表现特点,可为低频振荡辨识及振荡性质判别提供支撑。本文研究基于随机子空间理论的低频振荡全过程在线监测方法,可用于利用PMU数据实时展现和监视系统低频振荡态势发展。本文利用自抗扰构造主动消振方法抑制强迫振荡,可减少强迫振荡对系统稳定极限的影响,降低切机及解列措施使用的风险。本文研究内容有利于理解三种低频振荡特点,并在低频振荡实时态势感知和强迫振荡抑制器设计领域做出有益尝试,具备一定的理论意义和工程价值。


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