应用Prony算法分析电力系统的机电振荡.docxVIP

应用Prony算法分析电力系统的机电振荡张毅威，应造时，杨帆，闵勇，陈磊电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室(清华大学电机系)，北京市 海淀区100084PronyAlgorithmApplicationfortheAnalysisofElectro-mechanicalOscillationsin PowerSystemZHANG Yi-wei, YING Zao-shi, YANG Fan, MIN Yong, CHENLeiState Key Lab of Control and Simulation of Power Systems and Generation Equipment (Department ofElectrical Engineering, Tsinghua University), Haidian District, Beijing, China,100084ABSTRACT：ThispaperexplorestheeffectivenessofapplyingPronyalgorithmtotheanalysisofelectro-mechanical oscillationsinasinglemachineinfinitebussystem.Signalanalysisofelectromechanicaloscillationsunderalargerange ofdisturbancesissimulatedandanalyzed.Theresultsshowthat,withsmallamplitudeandstrongSineshapeoftheoscillation，Pronyalgorithmcangivesatisfactoryresults.Whilethenonlinearityofoscillationcurvegetsstronger,theresultsdeviatemuch,hardtomeettherequirementsofengineeringapplications.Thispaperfurtherdiscussesthemain challenges of applying signal analysis to power system electromechanicaloscillations.KEY WORD：Prony algorithm；signal processing applications；electro-mechanicaloscillations摘要：本文在经典发电机模型的单机无穷大系统中，研究应用 Prony算法进行电力系统机电振荡轨迹的信号分析 的有效性。针对不同大小扰动情况下的机电振荡轨迹，进行仿真计算和分析讨论。结果表明，在机电振荡的幅度较小且正弦性较强的情况下，Prony算法能给出满意的结果；一旦机电振荡曲线的非线性较强的情况下，Prony算法所得结果的偏差较大，难于满足工程应用的要求。本文进一步对信号处理分析法应用于电力系统机电振荡分析的主要问题进行了讨论。关键词：Prony算法；信号处理应用；机电振荡1前言在电力系统的运行和控制中，信号的采集、处理和分析具有广泛的应用，电力系统的静态分析、暂态分析、继电保护、电能质量等领域都具有大量的应用及其研究，成为了电网运行和控制的重要环节[1]。最常见的电力系统信号处理算法有傅里叶变换以及傅里叶变换的一些改进分析法。Prony 算法由法国数学家 Prony在1975年提出，该算法的特点是能够处理一组衰减的正弦分量。随着计算机技术的进步，Prony 算法在电力系统暂态和动态分析中的应用逐渐进入了研究人员的视野。文献[2]介绍了两个比较经典的 Prony 应用案例，对上海石洞口二厂 60 MW汽轮发电机静止励磁系统实测阶跃响应进行 Prony 分析并作误差分析，并对发电机空载三相短路电流进行 Prony分析得到短路电流各分量；文献[3]提出了用 Prony算法据的影响；文献[6]在 Prony算法中引入窗口滑动法来减少噪声的影响；文献[7]基于广域测量系统提出了低频振荡在线辨识的改进多信号Prony算法。虽然涉及 Prony算法的研究很多，但是真正实际的应用尚未实现。本文将在经典单机无穷大系统的机电振荡情况下讨论此问题，即Prony算法应用于机电振荡分析的有效性及其主要挑战，并对基于机电振荡轨迹的信号分析法的一般问题进行讨论。2 Prony算法2.1 Prony算法简介Prony算法由法国数学家Prony在1975年提出[1]。作为傅里叶变换的拓展，该数学模型认为信号是由一组衰减的正弦分量所组成，即：?itq短路电流进行信号的特征提取，并以此形成新x(t)??i?1A