基于受扰轨迹的电力系统低频振荡非平稳特性分析

电力系统低频振荡通常被归结为小扰动稳定问题，通过线性化方程的平衡点特征根反映系统的振荡频率和阻尼，该方法忽略了系统中非线性、非自治等因素的影响。课题基于受扰轨迹研究低频振荡，利用受扰轨迹获取的振荡频率和阻尼称为轨迹特征根，传统Prony算法可以获取平稳振荡的频率和阻尼。实际系统的受扰轨迹通常具有一定的非平稳特性。可以研究电力系统低频振荡非平稳特性的描述方法，以期给出非平稳振荡的轨迹特征根描述形式，并以此为基础，进一步研究无数学模型受扰轨迹非平稳振荡信息的获取方法和有数学模型受扰轨迹非平稳振荡信息获取方法。在一个新的角度研究分析电力系统低频振荡，形成新的理论和方法。并在上述研究的基础上，进一步研究有数学模型受扰轨迹中参数灵敏度、扰动灵敏度以及机组参与因子的获取方法，为振荡抑制提供理论支持，增强研究工作的工程适用性。

互联系统低频振荡限制了系统的功率传输，本项目基于受扰轨迹分析系统的非平稳振荡，给出了非平稳振荡的定义方式。对于单机受扰轨迹，通过振幅和相位分离，分析信号的瞬时频率和瞬时阻尼，建立了窗口傅里叶脊和小波脊算法。对于多机受扰轨迹，通过采用等值单机和改进多机Prony算法进行分析。研究了Prony算法阶数和采样步长对结果的影响。提出了利用不同类型振荡曲线内在物理联系，建立Prony算法阶数选取判据。提出特征根相角与关联的角度和角速度初始相位差作为判据，确定Prony算法阶数。研究发现对于存在一定非线性的信号，高阶模型可能造成过度拟合，不利于主导振荡模式的获取。对于非平稳的振荡信号，全时域的Prony算法，无法反映振荡的非平稳特性，构建了加窗的Prony算法，并给出了窗口大小的选择方法。基于有模型的受扰轨迹，研究了基于轨迹各点展开的线性化模型，获取轨迹特征根，并在上述研究的基础上，利用主导轨迹特征根序列研究了有数学模型受扰轨迹中扰动灵敏度以及机组参与因子的获取方法。为振荡分析提供了新的理论支持，增强研究工作的工程适用性。