贵州电网机电振荡模式演化机理及模态表分析方法适应性研究

Guizhou Power Grid is a kind of Parallel AC & DC power system integrated mainly with hydro-power, thermal power and partly with some new energy sources. it is theoretically and practically meaningful for the power oscillation event analysis, situational awareness technology of the future AC & DC hybrid system in China to research on electromechanical oscillation mode evolution mechanism and its online data mining theory. Taking the medium-term (Parallel AC & DC power system) and long-term (AC & DC powersystem with sequential transmission) planning cases of Guizhou power system as the objects, this proposal establishes their detailed models and simplified models for electromechanical transient simulation, and study the evolution mechanism, evolution criterion and effect factors related with the electromechanical oscillation modes including local mode and interarea mode in Guizhou Power Grid, from several main aspects involving network structure, transmission capacity, operating condition, control mode and load characteristics, etc, by using classical transient stability and small signal stability analysis methods. Meanwhile, ultilizing random load model and intermittent energy generation model, the adaptability of the proposed multi-mode oscillation electromechanical form analysis methodology invloving mode shape estimation and mode checking, participation factor estimation and coherency tracking, could be explored from the measurement perspective obtained by means of medium and long-term domain simulation. Furthermore, it would analyze the energy interaction path and change criterion of dominant mode, and develope a novel online correction technology of system model, then discuss the possibility of electromechanical oscillation damping perdiction for provincial power grid.

研究贵州电网的机电振荡模式演化机理与在线分析理论对于我国未来交直流混合电网的振荡事件分析、态势感知技术发展具有较好的理论意义和实际参考价值。本课题拟以贵州中期规划结构和远期藏电入黔构网方案为对象，分别建立该交直流并列和接续输电系统的机电暂态仿真详细模型和简化模型，采用基于模型的暂态和小信号稳定性分析方法，从网络结构、接续容量、运行工况、控制方式、负荷特性等多个角度，研究常规和极端预想故障集下贵州电网相关机电振荡模式的演化机理、变化判据与影响因素。其次，引入随机负荷和间歇性能源发电模型，借助中长期时域仿真获得量测视角，从机电振荡的多模式模态表在线分析思路出发，探讨模式振型估计和振荡模式校核方法，参与因子在线估计方法以及机群机组同调性追踪方法的适应性，研究主导模式的能量交互路径和变化判据，发展等效参与因子估计和降阶复频域分析的模态表在线修正技术，探索省域电网机电振荡阻尼预测方法。

研究机电振荡模式演化机理与在线分析理论对于未来我国电网的潜在振荡事件分析、态势感知技术发展具有较好的理论意义和实际参考价值。本课题以国际通用标准算例以及贵州电网算例等为对象，其一，围绕机电振荡模式演化机理，从转动惯量、网络结构、运行工况、控制方式、负荷特性等多个角度，研究常规和极端预想故障集下相关机电振荡模式的演化机理、变化判据与影响因素。同时依据系统规模灵活调整参数取值，提出了一种机电振荡相对局域性指标，并进一步开展了机电振荡模式属性和机组参与特性量化分析。该指标计算效率高、实用性好，为机电振荡演化判据提供了重要参考。其二，围绕基于先验知识的机电振荡在线分析与控制方法，从贵州高原山地风力特点出发，提出了一种弱一致性风速分布山区风电场机电暂态建模方法，进而引入该类随机负荷和间歇性能源发电模型，借助中长期时域仿真获得量测视角，从机电振荡的多模式模态表在线分析思路出发，提出了一类机群机组同调性辨识、追踪方法及预防控制方法。并进一步从主导区间振荡路径角度，开展了PSS与WADC配置及影响研究。其三，围绕面向态势感知的电网状态数据挖掘模型与方法，基于随机矩阵理论及其分析思想，针对扰动检测问题，提出一类基于样本协方差矩阵最大特征值的低信噪比环境电网异常状态检测方法，并给出了一种基于Spiked模型的阈值设定方法。针对扰动定位问题，基于样本协方差矩阵的最大特征值及其对应特征向量(即特征特性)，提出了一种适用于多重扰动场景的电网扰动定位方法。进一步地，针对2700节点规模等大电网应用，提出了一种利用Rayleigh熵和并行计算的大规模电网异常负荷快速识别。.总的来看，本课题较为深入地研究了影响机电振荡模式演化的作用因素以及演化判据，发展了基于先验知识的机电振荡模态表在线分析理论，创新了一类基于随机矩阵理论的电网状态数据挖掘模型与方法，为面向态势感知的机电振荡数据挖掘、电网异常状态识别与定位等提出了一个有效的技术路线。