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华中科技大学

硕士学位论文

电力系统低频振荡分析方法探讨

姓名：熊甜

申请学位级别：硕士

专业：电力系统及其自动化

指导教师：李银红

20090527
华中科技大学硕士学位论文

摘要

电力系统低频振荡分析方法是研究低频振荡产生机理和控制策略的基础。随着
现代电力系统逐步复杂及动态设备和非线性理论等新技术与理论的迅速发展，常规
分析方法都突显出很多不足之处。因此，有必要研究新的振荡分析方法，从而更加
有效地揭示互联系统的振荡机理。
本文从分析的角度对低频振荡问题进行探讨，首先系统阐述用于低频振荡的主
要分析方法，并指出各种方法的优缺点及适用范围。接着分析Prony算法在低频振
荡中的应用，对其基本原理、常用指标以及参数选择进行了详细阐述，指出Prony
算法在电力系统低频振荡非线性分析中的局限性。然后探讨希尔伯特－黄（HHT）
算法在低频振荡非线性分析中的应用，用HHT提取故障暂态信息和模式参数，分
析低频振荡中的动态振荡特性，并研究各模式之间的非线性相互作用。接着，在此
基础上提出一种基于经验模态分解（EMD）的Prony低频振荡分析新方法。将EMD
作为数据预处理手段，不仅克服了Prony算法难以处理非平稳信号的缺点，还使其
能有效处理非轴对称信号，从而大大减少了分析误差，为电力系统稳定分析提供了
新的工具。最后通过EPRI-36节点仿真分析，比较各种分析方法的优缺点，分析每
种方法的适用范围以及在线辨识的应用。

关键词：电力系统；低频振荡；分析方法；Prony算法；HHT；经验模态分解；

在线辨识。

I
华中科技大学硕士学位论文

Abstract

Researchontheanalysismethodforlowfrequencyoscillationofpowersystemis
thebasistostudythemechanismforlowfrequencyoscillations．Withmodernpower
networkscomplicatedgradually，dynamicnon-lineartheorygrownrapidly，andnew
equipmentandtechnologiesusedwidespread，theconventionalanalysismethodshave
manyshortcomings．Therefore，itisnecessarytostudynewmethodsofvibrationanalysis
inordertomoreeffectivelyrevealthemechanismofoscillationoftheinterconnected
system．
Thispaperfromtheperspectiveoftheanalysisexploredtheissueaboutlow
frequencyoscillations．Firstly，systemforlowfrequencyoscillationsofthemain
analyticalmethodsaresummarized，andpointedouttheadvantagesanddisadvantagesof
variousmethodsandthescopeofapplication．Secondly，PronyalgorithmisProposedin
theanalysisoflow-frequencyoscillations，includingtheapplicationofitsbasic
principles，commonindicatorsandsettingparametersindetail，pointedoutthatProny
algorithmforlow-frequencyoscillationsinpowersystemanalysishavethelimitationsof
non-linearsystemsresearch．Thirdly，theHilbert－Huang（HHT）algorithmfor
low-frequencyoscillationsinnonlinearisintroduced．Thefaulttransientinformation
fromHHTandextractparametersofmodelswereanalyzedthedynamicsof
low-frequencyoscillationsandtheoscillationcharacteristics，alsobetweenthevarious
modelswithnonlinearinteraction．Onthisbasis