考虑多种扰动环境的宽适应性电力系统强迫振荡辨识、定位与抑制方法研究

With the increase of disturbance sources in power system, the occurrence of forced oscillations also rises and the forms of forced oscillations are diverse, which propose higher requirements on the monitor and suppression of forced oscillations: 1) the monitor technology of forced oscillations should have higher capability of fast identification and localization; 2) the suppression strategy should take various influencing factors into consideration and it should have enough adaptability for various uncertain disturbances. This project will carry out research on the monitor and suppression of forced oscillations with fully consideration of the diversity and uncertainty of disturbances. An identification method based on nonparametric bispectrum estimation with indirect method will be proposed to identify the forced oscillations. Besides, the propagation rules of forced oscillations under various disturbed situations will be explored based on the electromechanical wave theorem, so as to propose a localization method of disturbances with broad adaptability. The proportional resonant power system stabilizer is proposed to suppress the forced oscillations. Also, the phase imbalanced mode control strategy of STATCOM with broad adaptability is proposed, which suppresses forced oscillations through reducing the energy exchange between disturbance source and power grid. Finally, the verification will be carried out based on practical data and RTDS simulation platform..The research results of this project will provide theoretical and technical support for the solution of forced oscillations, as well as for the safe and stable operation of power grid.

随着电网扰动源的增多，强迫振荡发生的概率增加且表现形式多样，对强迫振荡的监测与抑制均提出了更高的要求：1）强迫振荡的监测技术需要具有高于一般振荡监测的快速辨识能力和定位能力。2）抑制策略需要综合考虑多种因素的影响且对多种不确定性的扰动源具有足够的适应性。本项目将在充分考虑扰动源多样性和不确定性特点的情况下，研究具有宽适应性的强迫振荡辨识、定位和抑制方法：提出一种基于双谱非参数间接法的强迫振荡辨识方法；基于机电波理论，探索多种扰动环境下的强迫振荡的传播规律，并提出具有宽适应性的扰动源定位方法；提出基于比例谐振控制的电力系统稳定器的强迫振荡抑制方法；提出具有宽适应性的STATCOM不对称运行控制策略，从减小扰动源与电网能量交换的角度抑制强迫振荡。最后，将基于实际电网数据和RTDS仿真平台进行仿真验证。.本项目的研究成果将为解决电力系统强迫振荡问题，保证电网安全稳定运行提供理论和技术支持。

系统中持续的周期性功率扰动源可能会引发电网的强迫功率振荡，强迫功率振荡起振快、振幅大、传播范围广，会对电力系统的安全稳定运行造成严重危害。本项目围绕电力系统强迫功率振荡辨识、扰动源定位和抑制方法等多个方面展开了研究，主要研究内容如下：.研究了强迫振荡和负阻尼低频振荡的功率谱特征，在此基础上提出了两种强迫振荡的检测和性质判别方法：高阶谱分析方法和复调制细化谱分析方法；研究了强迫功率振荡过程中电力系统线路上电气量波动的相位关系，提出一种比较频率波动以及有功功率波动之间的相位关系，判断支路上的振荡能量流向进行扰动源定位的方法；分析强迫振荡过程中发电机控制装置对系统整体阻尼的贡献以及强迫扰动源的相移特性，提出了一种强迫振荡扰动源的定位及识别方法；根据能量函数理论，并利用双谱分析识别强迫振荡中心频率，再利用小波变换提取振荡幅值最大的分量，提出一种对风电功率波动引发的强迫振荡扰动源定位方法；提出一种抑制强迫功率振荡的PSS参数设计方法，能均衡协调多种模式共振机理低频振荡的抑制效果，并进一步提出，利用PRPSS提高PSS抑制强迫振荡的能力；提出了一种基于固有频率偏移的UPFC抑制强迫振荡的方法，设计了一种用于偏移系统特定振荡模式固有频率的UPFC附加控制器，破坏强迫振荡发生的条件，从而抑制强迫振荡；提出了一种基于谐振控制器的E-STATCOM抑制强迫功率振荡的方法，采用谐振控制器对从扰动源所在区域或扰动源所在发电机流向系统其它部分的有功和无功功率分别进行闭环控制，使得向系统其它部分传播的强迫功率振荡被完全抑制；提出了一种利用重复控制技术跟踪性的UPFC抑制电网强迫振荡方法，设计了将功率控制设备UPFC与插入式改进重复控制器结合的控制器抑制强迫振荡。.本项目的研究成果对解决电力系统强迫振荡问题，保障电网安全稳定运行提供理论依据和技术支持。