论文总字数：20632字

摘 要

随着低频振荡在电力系统中发生的频率越来越高，如何去发现以及控制低频振荡成为了人们需要去关注和解决的问题。本文简单阐述了电力系统低频率振荡的定义以及机理，并说明随着互联电力系统的发展，低频振荡也带了更多的问题。能准确分析实时信号是控制低频振荡的第一步。于是，其分析算法受到重视。现在的主要研究方法有FFT、小波分析和Prony算法三种。本文对这三种方法进行了简单介绍，通过一系列的分析，比较了三种方法在不同情况下的优缺点，从而对电力系统的振荡模式特征进行研究。

关键词：低频振荡 特征提取 FFT 小波分析 Prony算法

Feature Extraction of Power System Oscillation Mode Based on Measured Response

Abstract

With the increasing frequency of low frequency oscillation in power system, how to discover and control the low frequency oscillation has become a problem that people need to pay attention to and solve. This paper simply introduces the concept of power system low frequency oscillation and its causes, and points out that the harm of low frequency oscillation will be more serious. Accurate and real-time analysis of low frequency oscillation signal is the basis of the control of low frequency oscillation. Therefore, the study of low frequency oscillation analysis algorithm has aroused great concern. At present, the main methods used to study low frequency oscillation are FFT,wavelet analysis and Prony algorithm . This paper briefly introduces the three algorithm, through a series of analysis, compare the advantages and disadvantages of the three methods in different situations, thus to study the characteristics of power system oscillation mode.

Key Words: Low frequency oscillation; Feature extraction; FFT; Wavelet analysis; Prony algorithm

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

第二章 电力系统低频振荡 2

2.1 低频振荡的产生 3

2.2 低频振荡的国内外研究现状 3

2.3 低频振荡的研究方法 3

2.3.1 理论分析方法 3

2.3.2 实验分析方法 4

2.4 抑制低频振荡的措施 5

第三章 低频振荡常用信号分析算法研究 7

3.1 引言 7

3.2 Prony 算法介绍 8

3.3 扩展 Prony 算法及计算 13

3.4 低频振荡常用信号分析方法 14

3.4.1 傅里叶变换 14

3.4.2 小波分析 18

3.4.3 Prony 分析算法 22

3.5 小结 26

第四章 第四章 基于Prony分析的电力系统振荡分析 27

4.1 引言 27

4.2 PSASP简介 27

4.3 PSASP系统仿真 27

4.4 小结 33

第五章 总结与展望 35

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

电力行业和国民经济密切相关，是我国的基础产业。电能容易控制的特点使它易于转换成其他形式的如光能、热能、机械能等能量，所以在我们的生活和生产中电能的应用随处可见。电力行业的发展直接影响到整个国民经济的发展，很难想象我们的现代生活能离开电能的应用^[1]。

目前大电网实行互联传输，并且应用的十分广泛，给我们带来了巨大的经济效益和技术效率，同时，系统在低频率的振荡也成为威胁系统安全运行急需解决的问题 ^[2]。

第一次公布的互联电网发生低频率振荡发生在上世纪六十年代，北美西南和西北两个联合系统试行互联，低频率振荡导致线路电流过大跳闸，造成了两个系统出现0.05Hz、0.18Hz的振荡。由于电力系统越来越复杂，更多的设备陆续加入到系统之中，高速、高放大倍数励磁系统的广泛应用，使得低频率振荡在很多国家的电力系统中时有出现,显然成为影响系统安全的严重因素。二十世纪末美国Rush岛，由于发生了一个故障，电力系统的网络连接被减弱，事故引发系统产生振荡；1996年、2000年WSCC系统又出现相似的振荡 ^[3]。

我国最早记录的互联系统的低频振荡是在上世纪八十年代广东和香港两个系统一同运行时出现的 ^[4]。后来在国内多个系统中屡次出现。更近的例子，如二滩水电六550MW单位纳入华中重庆电网实际运行后出现了低频振荡。中国南方电网2001年起观察到多次，全国互联电网实现后，现场监控设备发现多个在线接触区域之间的电网发生低频振荡。这些不间断的低频振荡对电力系统的安全运行构成了不小的威胁^[5]。

中国的全国联网才刚刚起步，它的发展需要由弱联系慢慢发展成强联系 ^[6]。在这种模式下，电能交换更加频繁，会有更多的远程，重载输电线路，出现细长扁平的系统架构，使得这一现象发生的频率更高，从而导致更加突出的系统安全性问题^[7]。

在目前的大互联电网中，每个组成部分之间都有着密切的关系，在运行过程中相互影响。如果网格结构不够完善，没有足够的保障，区域小扰动或异常运行也可能引发电网出现大规模故障，更严重可能引发系统大范围瘫痪，对人民的日常生活和国家财政造成不可估计的损失。在这方面，很多地方都有沉重的教训。我国的电力系统，由于不稳定造成的事故造成的经济损失是相当惊人的，它对人们的生活和社会的危害，是数字无法表达的^[8]。我国多地电网的电力振荡已经出现很多次，对电网安全和设施造成巨大破坏。

由于低频振荡对系统造成巨大影响，因此对它的研究，涉及各个方面都被广泛关注。因此，分析其产生原因，并对其完全地研究，并进一步找出特定的控制措施，在社会以及经济层面上来说，是迫切且关键的 ^[9]。

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