基于小波分析的电力系统低频振荡研究

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1、硕士学位论文基于小波分析的电力系统低频振荡研究WAVELET-BASEDANALYSISOFLOWFREQUENCYOSCILLATIONPOWERSYSTEM谢文麟哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP273.2学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文基于小波分析的电力系统低频振荡研究硕士研究生：谢文麟导师：张立宪教授申请学位：工程硕士学科：控制工程所在单位：航天学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP273.2U.D.C:621.3Dissertationfort

2、heMasterDegreeinEngineeringWAVELET-BASEDANALYSISOFLOWFREQUENCYOSCILLATIONPOWERSYSTEMCandidate：XieWenlinSupervisor：Prof.ZhangLixianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ControlEngineeringAffiliation：DepartmentofAeronauticsDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Inst

3、itution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要我国跨省、跨区域电网的迅速发展促进了电力能源的合理分配，但由于区域机组之间的网络形式，长距离交直流电力输送，以及发电机快速励磁的存在，致使系统运行中负阻尼问题凸显，导致电网中多次出现低频振荡(LowFrequencyOscillation)，直接对各电厂的稳定运行造成了威胁，给国民经济的发展带来了严重破坏，因此研究电力系统的低频振荡具有重要的意义。本文基于小波理论与Prony算法对电力系统低频振荡时的电压和功率信号进行分析，为电力系统隐极同步发电机低频振荡主

4、导模式和阻尼分析提供可靠的理论及工程实际依据。首先，分析了低频振荡的产生条件及信号特征。由于电力系统模型复杂，很难建立起整个电力系统的动态运行数学模型，本文从局部发电机运行状态和输出信号入手，分析了实际电力系统信号的非平稳性和随机性特点。考虑到小波分析理论在信号时频领域分析、非平稳信号的去噪滤波和奇异值点敏感的检测等方面具有良好的效果，因此先对数字滤波器和小波基本理论进行研究。其次，分析了电力工程系统中的单机无穷大系统模型和隐极同步发电机的低频振荡机理，结合发电机的电、磁、机械统一特性，分析出发电机的转子和定子之间的力矩不平衡导致的转子频率摆动和励磁调节器负阻

5、尼是低频振荡的产生的根本原因。然后，以在线辨识的Prony算法为理论依据分析出电力系统低频振荡信号的特点。通过Matlab仿真验证了Prony算法对非平稳信号估计时，容易产生拟合阶次高和易受噪声影响的缺点，进而结合小波去噪滤波理论和奇异值点分析原理对电力系统低频振荡信号进行分析，并利用Matlab仿真验证算法的可行性。同时经过实验方法找到基于coif5小波基函数对发电机输出信号滤波去噪分析的有效性。在工程上利用新疆哈密电厂的实际低频振荡数据，验证了两种算法结合的正确性。最后，介绍了发电机稳定运行在线监测装置的软硬件实现。具体装置实现过程：在GPS统一授时装置信

6、号的触发下，系统采集发电机母线电压和电流信号并通过AD转化，经过DSP与CPLD的简单运算处理，数据通过光纤通信传送给上位机，利用后台上位机VC++编程实现小波分析和Prony算法的结合得出信号的振幅、频率、相位和衰减因子，为发电机运行可视化界面显示提供准确的显示信息，指导工作人员实时调控同步发电机的运行状态。实践证明在线装置实用性强，能够解决分析电力系统低频振荡的难题。关键词：小波分析；Prony算法；电力系统；低频振荡；数字滤波；DSP-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTherapiddevelopmentofinter-regional

7、powergridpromotedtherationalallocationofelectricalenergy.Becauseoftheformofnetworksbetweentheregionalunits,andlong-distancesACandDCpowertransmission,aswellastheexistenceofthefastergeneratorexcitation,thenegativedampingsystemoperationproblemshighlights,causingmanylow-frequencyoscilla

8、tioninthegrid,direc