基于区域相关模式的电力系统小干扰稳定在线分析方法研究

外网等值将对小干扰稳定分析结果带来很大影响，因此小干扰稳定特性分析必须采用互联电网全网模型，这一普遍接受的观点使得小干扰稳定在线分析难以实施，相关研究工作开展很少。本项目通过分析实际电网的需求发现：每个区域电网关心的其实只是与本区域强相关的弱阻尼低频振荡模式，因此按关心程度可将全网所有模式细分为5 类，在线分析时只需计算出其中3 类模式（定义为区域相关模式），而无需算出所有模式。基于此，提出了区域相关模式分析法RMA：通过分析联络线功率振荡与区域相关模式的定量关系证明外网等值的可行性；将外网等值视为对区域电网的扰动，引入矩阵扰动分析研究外网等值建模条件和模型结构及参数；研究外网等值模型的在线辨识方法，并用实际电网数据和动模实验验证RMA 的有效性。由于RMA 所需数据都可由区域电网的EMS/WAMS 系统实时提供，因此可实现区域电网的小干扰稳定特性在线分析。

项目针对目前区域电网小干扰稳定难以实现在线分析的现状，提出了区域相关模式分析方法，通过联络线功率振荡模式特性分析和使用联络线功率振荡进行外网小干扰等值，并从理论分析和方法验证上论述了这一分析方法的可行性。通过分析联络线功率振荡特性，表明区域间联络线振荡特性能够指导等值发电机模型和参数辨识，并进一步发现了电网主导区间模式阻尼比与联络线功率有效扰动次数关系和发电机调速系统对于区域间联络线功率振荡的影响。基于联络线振荡特性的分析，从发电机群集效应入手将外网发电机等效为一台单机等值机，并对外部离线网络的必要性进行了讨论。结果表明，当等值系统联络线功率摆动与原系统一致性较高时，可以不计外部网络化简进行小干扰等值。在确定等值模型后，研究了等值模型的参数可辨识性及辨识方法，通过参数灵敏度划分可辨识的参数集，并采用改进的PSO算法进行参数辨识。最后，基于上述分析和方法，形成基于区域相关模式的小干扰分析方法，通过联络线振荡数据进行等值机参数辨识，形成区域相关模式的小干扰分析模型。计算结果表明，该方法能够适用于16机68节点系统和华中华北互联电力系统，具有一定的可行性和有效性。