基于广域量测的电力系统低频振荡模式辨识研究

电力系统低频振荡是发电机功角之间的相对摇摆,明显表现于输电线路上有功功率的振荡。随着电力系统规模扩大、互联程度提高和快速励磁系统大量使用,低频振荡问题益发突出,已成为威胁电力系统安全稳定和限制交流输电线路功率传输能力的瓶颈。发现并准确掌握低频振荡模式对电力系统安全稳定运行具有重要意义。本文研究从电力系统随机响应信号辨识低频振荡频率和阻尼比的方法。首先介绍了电力系统低频振荡模式的基本理论和相关概念,基于四川电网实测PMU数据验证了电力系统正常运行情况下负荷服从正态分布的特性。其次,分析了两种从系统随机响应信号提取自由振荡信号的方法：随机减量技术(RDT)和自然激励技术(NExT)。基于理想二阶模型的随机响应输出比较了RDT和NExT提取系统自由振荡信号的性能和计算量大小,得出RDT和NExT均能较好地从随机响应信号中提取自由振荡信号,NExT'性能略优于RDT但计算量更大。最后,提出了RDT和NExT分别与TLS-ESPRIT相结合的方法,即RDT-TLS-ESPRIT方法和NExT-TLS-ESPRIT方法,采用RDT或NExT从电力系统随机响应信号中提取自由振荡信号,用TLS-ESPRIT方法从所获得的自由振荡信号中辨识低频振荡模式的频率和阻尼比。用16机仿真数据验证了RDT-TLS-ESPRIT方法和NExT-TLS-ESPRIT方法的有效性。用16机系统仿真数据和四川电网实测数据比较了RDT-TLS-ESPRIT方法和NExT-TLS-ESPRIT方法与已有的RDT-Prony方法,得出所提的RDT-TLS-ESPRIT方法和NExT-TLS-ESPRIT方法具有较强的抗噪性,其抗噪性优于RDT-Prony方法。