基于相轨迹的电网机电振荡类型识别方法研究

电力系统机电振荡也称之为电力系统功率振荡、低频振荡。电力系统机电振荡的诱发机理主要包括负阻尼功率振荡和强迫功率振荡两种形式。两种振荡形式表现相似,仅仅依靠振荡现象很难加以区分。同时系统中时刻发生负荷投切等随机扰动,这种正常的负荷投切对系统来说属于正常状态。因此,在系统传输功率发生波动时,有必要判断其是否发生持续稳定的机电振荡,以及发生何种形式的机电振荡。本文以相轨迹分析法为基础,对系统机电振荡类型进行辨别。完成的主要工作如下:以小干扰分析法和系统状态方程为基础推导了系统在冲击扰动、正弦激励、随机扰动三种不同激励形式下的动态响应特征。并对计算结果进行了深入分析,分析结果显示三种激励形式下均能引发系统机电振荡,同时响应信息中包含系统振荡模式信息。当电网传输功率发生波动时,为了判断其是否发生持续稳定的机电振荡,以及发生何种形式的机电振荡,提出了基于相轨迹的电网机电振荡类型识别方法,此方法不需要计算振荡参数,能够以图像的方式直观的对机电振荡类型进行区分。通过模拟电网各类机电振荡形式,分析了不同机电振荡形式下相轨迹的变化特征。提出了相轨迹距的概念,以便对相轨迹的变化特征量化描述,从而使计算机能够对系统机电振荡类型进行自动识别。通过IEEE 4机2区域和IEEE 16机68节点两个仿真系统对所提方法的有效性和准确性进行了仿真验证。为了减少电网机电振荡类型辨别时间,在相轨迹法的基础上,提出了引入改进跟踪微分器的机电振荡类型快速识别方法。此方法能够在保证相轨迹拓扑结构不变的前提下,加快相轨迹的形成速度,从而有效减少系统机电振荡类型识别时间。同样通过IEEE 4机2区域和IEEE 16机68节点两个仿真系统验证了本文所提方法的有效性。