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基于HHT的次同步谐振参数检测及抑制

作　者: 黄甲丁
导　师: 李天云
学　校: 东北电力大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 次同步谐振希尔伯特-黄变换经验模态分解参数辨识
分类号: TM76
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

大容量、远距离输电是我国电力工业发展的客观需求,串联补偿技术是提高远距离输电系统传输容量、改善系统稳定性的一种非常有效的方法。然而,当串联补偿输电网络形成的电气谐振回路的固有频率与汽轮发电机组轴系扭振固有频率存在互补时(其和等于同步频率),就会发生次同步谐振(SSR)问题。本文将串补输电系统的次同步谐振问题作为研究重点,其主要内容包括以下几个方面:1.针对以往线性化分析方法精度不高的问题,提出了利用HHT的EMD结合小波的时频分析进行SSR振荡模态的分解。该算法通过局部极大值和局部极小值求取谐振信号的上下包络平均值,并将其与原信号作差;重复上述过程,得到满足条件的IMF分量。仿真结果表明,该算法能够准确地提取出动态振荡特性以及丰富的系统暂态信息,根据信号自身的特性将隐含在其中的各个模态依次剥离,可实现电力系统谐波的准确提取。2.利用HHT的HT,将各个IMF分量进行希尔伯特变换,就能得到每个IMF的解析式,由此得到每一个IMF随时间变化的瞬时幅值a(t)和瞬时频率f(t)。本文即是根据a(t)和f(t)来进行次同步谐振信号基波与次谐波的检测。3.基于对可控串联补偿(TCSC)次同步频率等效阻抗特性的研究,分析了TCSC次同步频率下等效电阻和等效电抗对抑制次同步谐振(SSR)的不同作用。发现随着导通角的增大,TCSC对次同步谐振频率电压幅值的调制程度增大,并且TCSC对SSR的抑制能力在于电阻效应和电抗效应的综合作用。经过大量的仿真及信号参数的有效提取,结果表明本文方法是一种高精度的信号参数提取方法,能够实现电力系统次同步谐振信号参数的提取,有助于分析振荡模态及阻尼控制器的设计研究。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-21
  1.1 课题背景及意义  11-12
  1.2 电力系统次同步谐振及本文方法概述  12-13
  1.3 研究现状及存在问题  13-20
    1.3.1 次同步谐振的分析方法  13-16
    1.3.2 次同步谐振的预防与抑制措施  16-20
  1.4 本文的主要工作  20-21
第2章理论基础——Hilbert-Huang 变换简介  21-33
  2.1 概述  21-25
    2.1.1 瞬时频率  21-23
    2.1.2 本征模函数IMF  23-25
  2.2 HHT 算法的实现原理  25-32
    2.2.1 EMD 算法的实现过程  25-29
    2.2.2 Hilbert 谱分析  29-31
    2.2.3 HHT 算法流程图  31-32
  2.3 本章小结  32-33
第3章发电机组次同步谐振参数的HHT 检测法  33-47
  3.1 次同步谐振的产生机理  33-35
    3.1.1 串联补偿电容的作用  33-34
    3.1.2 次同步谐振的机理  34-35
  3.2 系统模型及参数  35-36
  3.3 HHT 检测次同步谐振参数的算法步骤  36-38
    3.3.1 次同步谐振信号的EMD 分解  36-37
    3.3.2 次同步谐振模态分量的Hilbert 变换  37-38
  3.4 仿真算例及结果分析  38-41
  3.5 本文方法与以往文献方法的结果比较  41-46
    3.5.1 仿真数据比较  41-44
    3.5.2 试验数据比较  44-46
  3.6 本章小结  46-47
第4章采用TCSC 抑制发电机组次同步谐振  47-61
  4.1 引言  47-48
  4.2 TCSC 的结构及运行模式  48-49
  4.3 TCSC 的控制方式  49-51
    4.3.1 开环控制  49-50
    4.3.2 闭环控制  50-51
  4.4 仿真算例  51-56
    4.4.1 开环控制的导通角对阻尼特性的影响  51-54
    4.4.2 POD 控制器的导通角对阻尼特性的影响  54
    4.4.3 CC 控制器的导通角对阻尼特性的影响  54
    4.4.4 CP 控制器的导通角对阻尼特性的影响  54-56
  4.5 TCSC 抑制次同步频率的原理分析  56-60
    4.5.1 基于电流源激励的TCSC 数值分析  56-57
    4.5.2 次同步频率电容电压在晶闸管导通前后的变化规律  57-58
    4.5.3 TCSC 在次同步频率下等效阻抗的解析表达  58-60
  4.6 本章小结  60-61
结论  61-62
参考文献  62-67
攻读学位期间发表的学术论文  67-68
致谢  68

基于HHT的次同步谐振参数检测及抑制

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