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电力系统低频振荡在线分析方法研究

作　者: 刘晓菊
导　师: 李群湛
学　校: 西南交通大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统低频振荡 Prony方法 HHT方法 EMD
分类号: TM712
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着我国“西电东送、南北互供、全国联网、厂网分开”电力政策的实施,区域间的联网规模逐步扩大,加之高放大倍数快速励磁系统的广泛应用,进一步恶化了系统阻尼,在扰动情况下极易引发低频振荡问题,严重威胁到电网的安全稳定运行,是提高外送能力的重要瓶颈。低频振荡分析是低频振荡研究的重要内容,也是开展抑制低频振荡研究的基础。特征值分析法是研究电力系统低频振荡问题的基本方法,但其分析结果的可靠度依赖于数学模型的准确程度,因此不依赖于数学模型的在线分析方法对大互联系统更具现实意义。Prony方法和HHT方法是目前研究较多的两种低频振荡在线分析方法,基于指数函数拟合思想的Prony算法是一种能够根据采样值直接估算给定信号的幅值、频率、衰减因子和初相角的分析方法。HHT方法由经验模态分解EMD和Hilbert变换两部分组成,其核心部分是EMD。EMD是把信号中不同尺度的波动或趋势逐级分解开来,产生一系列具有不同特征尺度的数据序列的过程,由此可以对非线性、非平稳的数据进行线性和平稳化处理,得到能反应原信号局部特征的IMF分量。本文研究了Prony方法和HHT方法两种分析方法,并通过仿真算例对比分析了两种方法的优缺点。Prony方法理论完善,物理意义明确,分析结果准确,但对噪声敏感。HHT方法具有自适应滤波特性,不需要去直、滤波等数据预处理,但存在模态混淆和端点效应等问题。针对含噪声的采样数据,本文提出一种综合EMD和Prony的低频振荡在线分析方法。首先对复杂含噪信号进行EMD分解,得到单一尺度的IMF分量；然后判断并分离IMF分量中的噪声成分,做数据重构；最后采用Prony方法对重构信号进行分析,实现对含噪声采样信号的低频振荡在线辨识。仿真结果表明,该方法是准确可行的,对电力系统低频振荡在线分析具有实用价值。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-20
  1.1 电力系统低频振荡概述  11-12
    1.1.1 引言  11
    1.1.2 低频振荡的定义  11-12
  1.2 低频振荡的机理  12-14
  1.3 低频振荡的分析方法  14-17
    1.3.1 特征值分析法  14-15
    1.3.2 非线性理论分析法  15
    1.3.3 实验分析法  15-17
  1.4 低频振荡的抑制措施  17-19
  1.5 本文的主要研究内容  19-20
第2章 Prony方法的原理与应用  20-32
  2.1 Prony方法原理  20-22
  2.2 Prony方法参数选择  22-23
    2.2.1 采样频率的选取  22
    2.2.2 时间长度的选取  22
    2.2.3 模型有效阶数的确定  22-23
  2.3 Prony方法算例分析  23-31
    2.3.1 假设的理想信号  23-25
    2.3.2 带噪声信号  25-28
    2.3.3 4机11节点系统  28-30
    2.3.4 3机9节点系统  30-31
  2.4 本章小结  31-32
第3章 HHT变换的原理与应用  32-44
  3.1 HHT变换原理  32-34
    3.1.1 EMD分解  32-34
    3.1.2 Hilbert变换  34
  3.2 HHT方法算例分析  34-43
    3.2.1 理想信号  34-38
    3.2.2 带噪声的信号  38-40
    3.2.3 4机11节点系统  40-42
    3.2.4 3机9节点系统  42-43
  3.3 本章小结  43-44
第4章一种综合EMD和Prony的低频振荡分析方法  44-53
  4.1 Prony方法和HHT方法比较  44-45
  4.2 一种综合EMD和Prony的低频振荡分析方法  45-46
  4.3 算例分析  46-52
    4.3.1 4机11节点系统加噪信号  46-49
    4.3.2 3机9节点系统加噪信号  49-52
  4.4 本章小结  52-53
结论与展望  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果  59

电力系统低频振荡在线分析方法研究

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