大規(guī)模電力系統(tǒng)低頻振蕩特性剖析與廣域自適應(yīng)控制策略研究一、引言1.1研究背景與意義1.1.1研究背景隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和社會(huì)的持續(xù)進(jìn)步，電力作為現(xiàn)代社會(huì)的關(guān)鍵能源，其需求呈現(xiàn)出迅猛增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。為了滿(mǎn)足這一不斷攀升的電力需求，電力系統(tǒng)的規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張，電壓等級(jí)不斷提高，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈發(fā)復(fù)雜，不同區(qū)域的電網(wǎng)之間實(shí)現(xiàn)了廣泛互聯(lián)。這種大規(guī)模的互聯(lián)雖然在提升電力資源優(yōu)化配置能力、增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性等方面發(fā)揮了積極作用，但也帶來(lái)了一系列新的挑戰(zhàn)，其中低頻振蕩問(wèn)題尤為突出。低頻振蕩是電力系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的一種異?，F(xiàn)象，通常表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺以及輸電線路上功率的振蕩。其振蕩頻率一般介于0.2-2.5Hz之間，這一頻率范圍相較于電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行頻率（如我國(guó)的50Hz）要低得多，故而得名“低頻振蕩”。自20世紀(jì)60年代美國(guó)西北聯(lián)合系統(tǒng)與西南聯(lián)合系統(tǒng)互聯(lián)運(yùn)行時(shí)首次出現(xiàn)低頻振蕩并導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線過(guò)流跳閘以來(lái)，低頻振蕩問(wèn)題便受到了電力行業(yè)的廣泛關(guān)注。此后，在日本、歐洲以及我國(guó)等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)的電力系統(tǒng)中，低頻振蕩現(xiàn)象均時(shí)有發(fā)生。例如，我國(guó)1983年湖南電網(wǎng)的鳳常線、湖北電網(wǎng)的葛鳳線；1994年南方的互聯(lián)系統(tǒng)；1998年、2000年川渝電網(wǎng)的二灘電站的電力送出系統(tǒng)；2024年2、3月南方-香港的交直流輸電系統(tǒng)；2024年10月華中電網(wǎng)等都曾發(fā)生全網(wǎng)性功率振蕩。這些低頻振蕩事件不僅對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，還可能引發(fā)連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致大面積停電事故，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。電力系統(tǒng)低頻振蕩的產(chǎn)生是多種因素相互作用的結(jié)果。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層面來(lái)看，長(zhǎng)距離、重負(fù)荷輸電線路以及弱聯(lián)系電網(wǎng)的存在，使得系統(tǒng)的阻尼特性變差，容易引發(fā)低頻振蕩。當(dāng)輸電線路過(guò)長(zhǎng)且傳輸功率較大時(shí)，線路的電抗會(huì)增大，導(dǎo)致系統(tǒng)的電氣距離增加，從而降低了系統(tǒng)的阻尼能力。從設(shè)備運(yùn)行角度分析，快速勵(lì)磁系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用雖然提高了系統(tǒng)的靜態(tài)穩(wěn)定性，但在某些情況下，也可能會(huì)引入負(fù)阻尼，進(jìn)而激發(fā)低頻振蕩?？焖賱?lì)磁系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)發(fā)電機(jī)電壓的變化，增加發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)的輸出功率。然而，如果勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置不合理，在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的勵(lì)磁電流變化，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩發(fā)生劇烈波動(dòng)，為系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，當(dāng)負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩抵消掉發(fā)電機(jī)原有的正阻尼后，便會(huì)引發(fā)增幅低頻振蕩。此外，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷變化、系統(tǒng)故障以及控制器之間的相互作用等因素，也都可能成為低頻振蕩的誘發(fā)因素。當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)突然的負(fù)荷變化或故障時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)功率的不平衡，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的加速或減速，從而引發(fā)低頻振蕩。而不同控制器之間如果協(xié)調(diào)不當(dāng)，也可能產(chǎn)生相互干擾，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，引發(fā)低頻振蕩。傳統(tǒng)的低頻振蕩分析方法，如特征值分析法、時(shí)域仿真法等，在處理大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)時(shí)存在一定的局限性。特征值分析法需要建立精確的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并求解高維的特征方程，計(jì)算量龐大且對(duì)模型的準(zhǔn)確性要求極高。一旦系統(tǒng)模型存在誤差，分析結(jié)果的可靠性就會(huì)大打折扣。時(shí)域仿真法則需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)值積分，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，效率較低，而且難以直觀地揭示低頻振蕩的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律。在面對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)規(guī)模的增大和復(fù)雜性的增加，傳統(tǒng)方法的這些局限性更加凸顯，難以滿(mǎn)足實(shí)際工程對(duì)低頻振蕩分析的快速性和準(zhǔn)確性要求。隨著廣域測(cè)量技術(shù)（WAMS）的迅速發(fā)展，為低頻振蕩的分析與控制帶來(lái)了新的契機(jī)。WAMS能夠利用全球定位系統(tǒng)（GPS）的精確授時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓、電流相量以及發(fā)電機(jī)功角等信息的同步測(cè)量，并通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)將這些廣域同步信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?。這使得我們能夠獲取電力系統(tǒng)全局的動(dòng)態(tài)信息，為低頻振蕩的分析提供了更加豐富和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源?；赪AMS的廣域自適應(yīng)控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和廣域測(cè)量信息，實(shí)時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù)和控制策略，以適應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化和不確定性，從而有效地抑制低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。1.1.2研究意義對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)低頻振蕩分析與廣域自適應(yīng)控制的研究具有重要的理論和實(shí)際意義，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行：低頻振蕩嚴(yán)重威脅著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，可能導(dǎo)致系統(tǒng)解列、大面積停電等嚴(yán)重事故。通過(guò)深入研究低頻振蕩的機(jī)理、特性以及有效的控制方法，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決低頻振蕩問(wèn)題，增強(qiáng)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保電力系統(tǒng)能夠持續(xù)、穩(wěn)定地為社會(huì)提供高質(zhì)量的電能。例如，準(zhǔn)確分析低頻振蕩的模式和阻尼特性，有助于針對(duì)性地采取控制措施，提高系統(tǒng)的阻尼水平，避免振蕩的發(fā)生或抑制振蕩的發(fā)展，從而保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。提升供電可靠性：可靠的電力供應(yīng)是現(xiàn)代社會(huì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)，關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)、居民生活等各個(gè)方面。有效抑制低頻振蕩可以減少因電力系統(tǒng)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的停電事故，提高供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，滿(mǎn)足社會(huì)對(duì)電力的需求，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定提供有力支持。穩(wěn)定的電力供應(yīng)能夠保證工業(yè)企業(yè)的正常生產(chǎn)，避免因停電造成的生產(chǎn)中斷和經(jīng)濟(jì)損失；同時(shí)，也能為居民提供舒適的生活環(huán)境，保障日常生活的正常進(jìn)行。促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展：隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大和技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)電力系統(tǒng)的分析與控制提出了更高的要求。開(kāi)展低頻振蕩分析與廣域自適應(yīng)控制的研究，有助于推動(dòng)電力系統(tǒng)理論和技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展，提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平，促進(jìn)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。廣域自適應(yīng)控制技術(shù)的研究和應(yīng)用，不僅可以解決低頻振蕩問(wèn)題，還能為電力系統(tǒng)的其他控制領(lǐng)域提供新的思路和方法，推動(dòng)電力系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷升級(jí)，促進(jìn)電力行業(yè)向智能化、高效化方向發(fā)展。推動(dòng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)步：該研究涉及到電力系統(tǒng)、自動(dòng)控制、通信技術(shù)、信號(hào)處理等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，其研究成果將促進(jìn)這些學(xué)科之間的交叉融合，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步。例如，廣域測(cè)量技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展為低頻振蕩分析提供了數(shù)據(jù)支持，而低頻振蕩分析與控制的需求又反過(guò)來(lái)促進(jìn)了這些技術(shù)的進(jìn)一步完善和創(chuàng)新。同時(shí)，研究過(guò)程中所提出的新理論、新方法和新技術(shù)，也將為其他相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供借鑒和參考。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1低頻振蕩分析方法的研究在低頻振蕩分析方法方面，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，取得了一系列的成果。早期，時(shí)域仿真法是低頻振蕩分析的主要方法之一。該方法通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的微分方程和代數(shù)方程進(jìn)行數(shù)值積分，模擬系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。其優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀地展示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，適用于各種復(fù)雜的電力系統(tǒng)模型和擾動(dòng)情況。但缺點(diǎn)也較為明顯，計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，效率較低，且難以從大量的仿真數(shù)據(jù)中提取出低頻振蕩的關(guān)鍵特征和規(guī)律。例如，在分析大規(guī)模電力系統(tǒng)時(shí)，由于系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)眾多、元件復(fù)雜，時(shí)域仿真需要對(duì)大量的方程進(jìn)行求解，計(jì)算量巨大，導(dǎo)致分析過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng)，無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)時(shí)分析的需求。特征值分析法是另一種經(jīng)典的低頻振蕩分析方法。它通過(guò)求解電力系統(tǒng)線性化模型的特征方程，得到系統(tǒng)的特征值和特征向量，從而分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和振蕩模式。特征值的實(shí)部反映了系統(tǒng)的阻尼特性，實(shí)部為負(fù)表示系統(tǒng)具有正阻尼，振蕩將逐漸衰減；實(shí)部為正則表示系統(tǒng)具有負(fù)阻尼，振蕩將不斷增幅。特征向量則與系統(tǒng)的振蕩模式相對(duì)應(yīng)，通過(guò)分析特征向量可以確定參與振蕩的主要發(fā)電機(jī)和線路。該方法具有理論嚴(yán)謹(jǐn)、分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠深入揭示低頻振蕩的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律。然而，它對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性要求極高，需要建立精確的系統(tǒng)模型，并對(duì)模型進(jìn)行線性化處理。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)元件的非線性特性、參數(shù)的不確定性以及運(yùn)行方式的多變性，精確建立系統(tǒng)模型較為困難，模型誤差可能導(dǎo)致分析結(jié)果的偏差。而且，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)模型的維數(shù)急劇增加，特征值計(jì)算的復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，計(jì)算難度大大提高。隨著信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，基于信號(hào)處理的低頻振蕩分析方法逐漸受到關(guān)注。如傅里葉變換（FT）能夠?qū)r(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，通過(guò)分析信號(hào)的頻譜特性來(lái)識(shí)別低頻振蕩的頻率成分。但傅里葉變換假設(shè)信號(hào)是平穩(wěn)的，對(duì)于非平穩(wěn)的低頻振蕩信號(hào)，其分析結(jié)果存在局限性，無(wú)法準(zhǔn)確反映信號(hào)的時(shí)變特性。小波變換（WT）則克服了傅里葉變換的這一缺點(diǎn)，它能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行多分辨率分析，在時(shí)域和頻域都具有良好的局部化特性，能夠有效地處理非平穩(wěn)信號(hào)。通過(guò)小波變換，可以得到信號(hào)在不同時(shí)間和頻率尺度上的信息，從而更準(zhǔn)確地提取低頻振蕩的特征。但小波變換中小波基的選擇較為困難，不同的小波基對(duì)分析結(jié)果可能產(chǎn)生較大影響，且計(jì)算復(fù)雜度較高。Prony算法是一種基于最小二乘法的參數(shù)估計(jì)方法，能夠直接從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中提取低頻振蕩的頻率、幅值、相位和阻尼比等參數(shù)。它不需要建立系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，適用于對(duì)實(shí)際電力系統(tǒng)振蕩數(shù)據(jù)的分析。然而，Prony算法對(duì)噪聲較為敏感，當(dāng)數(shù)據(jù)中存在噪聲干擾時(shí)，其參數(shù)估計(jì)的準(zhǔn)確性會(huì)受到影響，容易出現(xiàn)虛假模態(tài)。近年來(lái)，隨著人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)方法也被應(yīng)用于低頻振蕩分析領(lǐng)域。支持向量機(jī)（SVM）是一種常用的機(jī)器學(xué)習(xí)算法，它通過(guò)尋找一個(gè)最優(yōu)分類(lèi)超平面，將不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)分開(kāi)。在低頻振蕩分析中，SVM可以用于振蕩模式的識(shí)別和分類(lèi)，根據(jù)電力系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)是否發(fā)生低頻振蕩以及振蕩的類(lèi)型。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有強(qiáng)大的非線性映射能力和自學(xué)習(xí)能力，能夠自動(dòng)提取數(shù)據(jù)中的特征信息。例如，多層感知器（MLP）、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN）和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（RNN）等神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型被用于預(yù)測(cè)低頻振蕩的發(fā)生概率和振蕩特性。通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以建立起電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與低頻振蕩之間的關(guān)系模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻振蕩的預(yù)測(cè)和分析。但這些方法也存在一些問(wèn)題，如模型的訓(xùn)練需要大量的樣本數(shù)據(jù)，且模型的可解釋性較差，難以直觀地理解模型的決策過(guò)程和結(jié)果。1.2.2廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用的研究在廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用研究方面，國(guó)外起步相對(duì)較早，取得了許多具有代表性的成果。美國(guó)、歐洲等國(guó)家和地區(qū)在廣域測(cè)量技術(shù)和廣域自適應(yīng)控制技術(shù)的研究與應(yīng)用方面處于領(lǐng)先地位。例如，美國(guó)電力科學(xué)研究院（EPRI）開(kāi)展了一系列關(guān)于廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）和廣域阻尼控制的研究項(xiàng)目，通過(guò)在實(shí)際電力系統(tǒng)中部署WAMS，獲取系統(tǒng)的廣域同步信息，并基于這些信息開(kāi)發(fā)了自適應(yīng)的廣域阻尼控制器。這些控制器能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和振蕩情況，自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，有效地抑制低頻振蕩。歐洲的一些電力公司也在積極探索廣域自適應(yīng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，通過(guò)建設(shè)廣域監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和智能控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。國(guó)內(nèi)在廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用研究方面也取得了顯著的進(jìn)展。隨著我國(guó)特高壓電網(wǎng)的快速發(fā)展和電網(wǎng)互聯(lián)程度的不斷提高，低頻振蕩問(wèn)題日益突出，廣域自適應(yīng)控制技術(shù)受到了廣泛的關(guān)注和重視。國(guó)家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)公司等電力企業(yè)投入了大量的資源開(kāi)展相關(guān)研究，并取得了一系列的實(shí)際應(yīng)用成果。例如，南方電網(wǎng)在多直流協(xié)調(diào)控制中，采用了基于廣域信息的自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，解決了信號(hào)優(yōu)選、在線辨識(shí)、通信延時(shí)補(bǔ)償?shù)榷鄠€(gè)廣域控制領(lǐng)域的理論和技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了不同運(yùn)行方式和通信狀態(tài)下的控制器參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整。通過(guò)理論研究、仿真計(jì)算和實(shí)時(shí)數(shù)字仿真器（RTDS）試驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性和可行性，為改善電網(wǎng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性能提供了一種有效的手段，其研究成果達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)家電網(wǎng)公司在一些大型電網(wǎng)工程中，也應(yīng)用了廣域自適應(yīng)控制技術(shù)，通過(guò)對(duì)電網(wǎng)廣域信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，實(shí)現(xiàn)了對(duì)低頻振蕩的快速檢測(cè)和有效抑制，提高了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。除了電力企業(yè)，國(guó)內(nèi)的高校和科研機(jī)構(gòu)也在廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用研究方面發(fā)揮了重要作用。清華大學(xué)、浙江大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校在廣域自適應(yīng)控制理論和算法研究方面取得了一系列的成果，提出了許多新的控制策略和方法。例如，清華大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)提出了基于模型預(yù)測(cè)控制的廣域自適應(yīng)控制策略，該策略通過(guò)建立電力系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)系統(tǒng)未來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果優(yōu)化控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻振蕩的有效抑制。浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)則開(kāi)展了關(guān)于廣域自適應(yīng)保護(hù)的研究，提出了新的保護(hù)原理和方法，提高了電力系統(tǒng)保護(hù)的快速性和準(zhǔn)確性。這些研究成果為廣域自適應(yīng)控制技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用提供了理論支持和技術(shù)保障。1.2.3當(dāng)前研究的不足盡管?chē)?guó)內(nèi)外在低頻振蕩分析方法和廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用方面取得了眾多成果，但仍存在一些不足之處。在低頻振蕩分析方法方面，現(xiàn)有的分析方法在面對(duì)大規(guī)模復(fù)雜電力系統(tǒng)時(shí)，普遍存在計(jì)算效率低、對(duì)模型準(zhǔn)確性依賴(lài)高或?qū)Ψ瞧椒€(wěn)信號(hào)處理能力有限等問(wèn)題。傳統(tǒng)的特征值分析法在處理大規(guī)模系統(tǒng)時(shí)計(jì)算量巨大，難以滿(mǎn)足實(shí)時(shí)分析的需求；基于信號(hào)處理的方法雖然在一定程度上能夠處理非平穩(wěn)信號(hào)，但存在算法復(fù)雜、參數(shù)選擇困難等問(wèn)題。而且，目前的分析方法大多側(cè)重于對(duì)系統(tǒng)振蕩特性的分析，對(duì)于低頻振蕩的預(yù)測(cè)和預(yù)警研究相對(duì)較少，難以提前采取措施預(yù)防低頻振蕩的發(fā)生。在廣域自適應(yīng)控制應(yīng)用方面，通信延遲和數(shù)據(jù)丟包是影響廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)性能的重要因素。由于廣域測(cè)量系統(tǒng)需要通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通信延遲和數(shù)據(jù)丟包不可避免，這可能導(dǎo)致控制信號(hào)的滯后或不準(zhǔn)確，影響控制器的性能和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，廣域自適應(yīng)控制算法的復(fù)雜性和計(jì)算量較大，對(duì)控制系統(tǒng)的硬件性能要求較高，在實(shí)際應(yīng)用中可能受到硬件條件的限制。而且，不同區(qū)域電網(wǎng)之間的協(xié)調(diào)控制仍然是一個(gè)難題，如何實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域電網(wǎng)之間的信息共享和協(xié)同控制，提高整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，還需要進(jìn)一步的研究和探索。1.3研究?jī)?nèi)容與方法1.3.1研究?jī)?nèi)容低頻振蕩機(jī)理和特性分析：深入研究低頻振蕩產(chǎn)生的物理本質(zhì)和內(nèi)在機(jī)理，從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)備運(yùn)行、負(fù)荷變化等多個(gè)角度分析其誘發(fā)因素。通過(guò)建立單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)和多機(jī)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用阻尼轉(zhuǎn)矩理論、特征值分析等方法，詳細(xì)分析系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的阻尼特性和振蕩模式，明確低頻振蕩的產(chǎn)生條件和發(fā)展規(guī)律。研究低頻振蕩的特性，包括振蕩頻率、幅值、阻尼比等參數(shù)的變化規(guī)律，以及不同振蕩模式之間的相互作用和影響，為后續(xù)的控制策略研究提供理論基礎(chǔ)。傳統(tǒng)低頻振蕩控制方法分析：對(duì)現(xiàn)有的低頻振蕩控制方法進(jìn)行全面梳理和深入分析，包括電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）、晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）等傳統(tǒng)控制器的工作原理、控制策略和應(yīng)用效果。通過(guò)仿真和實(shí)際案例分析，評(píng)估這些傳統(tǒng)控制方法在抑制低頻振蕩方面的優(yōu)點(diǎn)和局限性，總結(jié)其在不同電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式下的適用范圍，為廣域自適應(yīng)控制策略的研究提供對(duì)比和參考。廣域自適應(yīng)控制策略研究：基于廣域測(cè)量技術(shù)（WAMS），研究適用于大規(guī)模電力系統(tǒng)的廣域自適應(yīng)控制策略。深入分析WAMS在低頻振蕩分析與控制中的優(yōu)勢(shì)，包括實(shí)時(shí)獲取廣域同步信息、實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)全局動(dòng)態(tài)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)等。研究如何利用WAMS提供的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的準(zhǔn)確感知和評(píng)估。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合自適應(yīng)控制理論，設(shè)計(jì)能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和振蕩情況自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)和策略的廣域自適應(yīng)控制器。研究控制器的參數(shù)優(yōu)化方法，以提高控制器的性能和適應(yīng)性，有效抑制低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。考慮通信延遲和數(shù)據(jù)丟包的廣域自適應(yīng)控制優(yōu)化：針對(duì)廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)中通信延遲和數(shù)據(jù)丟包這兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，開(kāi)展深入研究。分析通信延遲和數(shù)據(jù)丟包對(duì)廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)性能的影響機(jī)制，建立考慮通信延遲和數(shù)據(jù)丟包的系統(tǒng)模型。研究相應(yīng)的補(bǔ)償和優(yōu)化算法，如預(yù)測(cè)控制算法、數(shù)據(jù)重構(gòu)算法等，以減少通信延遲和數(shù)據(jù)丟包對(duì)控制效果的負(fù)面影響，提高廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。廣域自適應(yīng)控制的仿真驗(yàn)證與分析：利用電力系統(tǒng)仿真軟件，如MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等，搭建大規(guī)模電力系統(tǒng)模型，并在模型中模擬低頻振蕩的發(fā)生。將設(shè)計(jì)的廣域自適應(yīng)控制策略應(yīng)用于仿真模型中，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其對(duì)低頻振蕩的抑制效果。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析，評(píng)估廣域自適應(yīng)控制器的性能指標(biāo)，如振蕩平息時(shí)間、阻尼比提升幅度等。與傳統(tǒng)控制方法的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證廣域自適應(yīng)控制策略的優(yōu)越性和有效性。同時(shí)，分析不同運(yùn)行條件和擾動(dòng)情況下廣域自適應(yīng)控制策略的適應(yīng)性和魯棒性，為其實(shí)際工程應(yīng)用提供依據(jù)。1.3.2研究方法文獻(xiàn)研究法：廣泛查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)的學(xué)術(shù)期刊、會(huì)議論文、研究報(bào)告等文獻(xiàn)資料，全面了解大規(guī)模電力系統(tǒng)低頻振蕩分析與廣域自適應(yīng)控制的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)以及已有的研究成果。對(duì)低頻振蕩的分析方法、控制策略以及廣域測(cè)量技術(shù)、自適應(yīng)控制理論等方面的文獻(xiàn)進(jìn)行深入研究和梳理，總結(jié)現(xiàn)有研究的優(yōu)點(diǎn)和不足，為本文的研究提供理論基礎(chǔ)和研究思路。通過(guò)文獻(xiàn)研究，掌握相關(guān)領(lǐng)域的前沿技術(shù)和研究熱點(diǎn)，明確本文的研究方向和重點(diǎn)，避免重復(fù)研究，提高研究的科學(xué)性和創(chuàng)新性。模型建立與仿真法：根據(jù)電力系統(tǒng)的基本原理和運(yùn)行特性，建立單機(jī)無(wú)窮大系統(tǒng)、多機(jī)系統(tǒng)等電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，以及考慮通信延遲和數(shù)據(jù)丟包的廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)模型。利用MATLAB/Simulink、PSCAD/EMTDC等專(zhuān)業(yè)的電力系統(tǒng)仿真軟件，對(duì)所建立的模型進(jìn)行仿真分析。在仿真過(guò)程中，設(shè)置不同的運(yùn)行條件和擾動(dòng)情況，模擬低頻振蕩的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程，研究各種控制策略對(duì)低頻振蕩的抑制效果。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，可以直觀地觀察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，獲取大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為理論分析和控制策略的優(yōu)化提供依據(jù)。同時(shí)，仿真結(jié)果還可以用于驗(yàn)證理論研究的正確性和可行性，為實(shí)際工程應(yīng)用提供參考。案例分析法：收集國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中發(fā)生的低頻振蕩實(shí)際案例，對(duì)這些案例進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究。通過(guò)分析實(shí)際案例中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、振蕩現(xiàn)象、處理措施等信息，深入了解低頻振蕩在實(shí)際電力系統(tǒng)中的發(fā)生特點(diǎn)和影響因素。將理論研究成果與實(shí)際案例相結(jié)合，驗(yàn)證理論分析的正確性和控制策略的有效性。同時(shí)，從實(shí)際案例中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為電力系統(tǒng)的運(yùn)行管理和低頻振蕩的預(yù)防控制提供實(shí)際指導(dǎo)。通過(guò)案例分析，還可以發(fā)現(xiàn)實(shí)際工程中存在的問(wèn)題和挑戰(zhàn)，為進(jìn)一步的研究提供方向。二、大規(guī)模電力系統(tǒng)低頻振蕩分析2.1低頻振蕩的產(chǎn)生機(jī)理2.1.1負(fù)阻尼效應(yīng)負(fù)阻尼效應(yīng)是導(dǎo)致低頻振蕩的重要原因之一。在電力系統(tǒng)中，系統(tǒng)的阻尼特性對(duì)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，理想情況下，阻尼會(huì)消耗擾動(dòng)帶來(lái)的能量，使系統(tǒng)逐漸恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。然而，在某些特定情況下，系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生負(fù)阻尼，這意味著系統(tǒng)不僅無(wú)法消耗擾動(dòng)能量，反而會(huì)向振蕩中注入能量，導(dǎo)致振蕩不斷加劇?？焖賱?lì)磁系統(tǒng)的應(yīng)用是產(chǎn)生負(fù)阻尼的一個(gè)常見(jiàn)因素?？焖賱?lì)磁系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)電壓的變化，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)維持電壓穩(wěn)定。在提高系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的同時(shí)，若勵(lì)磁系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置不合理，可能會(huì)引入負(fù)阻尼。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生小擾動(dòng)時(shí)，快速勵(lì)磁系統(tǒng)可能會(huì)過(guò)度響應(yīng)，使得發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速偏差同相位的分量，該分量起到負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩的作用，抵消了系統(tǒng)原有的正阻尼。隨著負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩逐漸增大，系統(tǒng)的總阻尼減小，當(dāng)總阻尼變?yōu)樨?fù)值時(shí)，振蕩將不斷增幅，最終引發(fā)低頻振蕩。假設(shè)系統(tǒng)中某臺(tái)發(fā)電機(jī)配備了快速勵(lì)磁系統(tǒng)，在系統(tǒng)受到一次小的負(fù)荷波動(dòng)擾動(dòng)時(shí)，由于勵(lì)磁系統(tǒng)的增益設(shè)置過(guò)高，其迅速增大了發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)輸出的電磁轉(zhuǎn)矩大幅增加。而此時(shí)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速還未來(lái)得及充分響應(yīng)，使得電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速偏差之間的相位關(guān)系發(fā)生改變，產(chǎn)生了負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。隨著時(shí)間的推移，負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩持續(xù)作用，系統(tǒng)的振蕩幅度逐漸增大，出現(xiàn)了低頻振蕩現(xiàn)象。輸電線路的特性也會(huì)對(duì)系統(tǒng)阻尼產(chǎn)生影響。長(zhǎng)距離、重負(fù)荷輸電線路的電抗較大，在傳輸功率時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的電壓降落和相角差。當(dāng)系統(tǒng)中存在多個(gè)發(fā)電機(jī)通過(guò)這樣的輸電線路并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，由于線路電抗的影響，各發(fā)電機(jī)之間的電氣聯(lián)系相對(duì)較弱。在這種情況下，系統(tǒng)的阻尼特性變差，容易受到負(fù)阻尼的影響。若線路的電阻較小，其對(duì)振蕩能量的消耗能力有限，也會(huì)使得系統(tǒng)在受到擾動(dòng)時(shí)難以迅速平息振蕩，增加了低頻振蕩發(fā)生的可能性。例如，在某大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中，存在一條長(zhǎng)距離的輸電線路，負(fù)責(zé)將遠(yuǎn)方發(fā)電廠的電力輸送到負(fù)荷中心。由于該線路傳輸功率較大，且電抗相對(duì)較高，在某些運(yùn)行方式下，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，該線路兩端的發(fā)電機(jī)之間容易出現(xiàn)功率振蕩。這種振蕩在缺乏足夠阻尼的情況下，可能會(huì)逐漸發(fā)展為低頻振蕩，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。2.1.2發(fā)電機(jī)電磁慣性發(fā)電機(jī)的電磁慣性在低頻振蕩的產(chǎn)生過(guò)程中扮演著重要角色。發(fā)電機(jī)作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其勵(lì)磁繞組具有較大的電感。當(dāng)勵(lì)磁電壓發(fā)生變化時(shí)，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，在勵(lì)磁繞組中產(chǎn)生的勵(lì)磁電流不會(huì)立即跟隨變化，而是會(huì)產(chǎn)生一個(gè)滯后的勵(lì)磁電流強(qiáng)迫分量。這種滯后特性導(dǎo)致了控制的滯后，在一定條件下會(huì)引發(fā)振蕩。在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和電磁轉(zhuǎn)矩會(huì)發(fā)生變化。由于勵(lì)磁電流的滯后響應(yīng)，使得發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩不能及時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤轉(zhuǎn)速的變化，從而產(chǎn)生了不平衡轉(zhuǎn)矩。當(dāng)這種不平衡轉(zhuǎn)矩持續(xù)存在且達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)引發(fā)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對(duì)搖擺，進(jìn)而導(dǎo)致低頻振蕩。例如，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，發(fā)電機(jī)端電壓突然下降，勵(lì)磁系統(tǒng)會(huì)迅速增加勵(lì)磁電壓以提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓。由于勵(lì)磁繞組的電感作用，勵(lì)磁電流不能立即上升到所需的值，而是有一個(gè)逐漸增加的過(guò)程。在這個(gè)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩相對(duì)較小，無(wú)法有效地平衡轉(zhuǎn)子的慣性轉(zhuǎn)矩，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子加速。隨著勵(lì)磁電流逐漸增大，電磁轉(zhuǎn)矩也逐漸增大，但此時(shí)轉(zhuǎn)子已經(jīng)具有了一定的速度偏差。當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩超過(guò)慣性轉(zhuǎn)矩時(shí)，轉(zhuǎn)子開(kāi)始減速，如此反復(fù)，就形成了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的振蕩。如果這種振蕩得不到有效的阻尼，就會(huì)逐漸發(fā)展為低頻振蕩，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。發(fā)電機(jī)的電磁慣性還會(huì)與系統(tǒng)中的其他因素相互作用，進(jìn)一步加劇低頻振蕩的發(fā)生和發(fā)展。在多機(jī)系統(tǒng)中，不同發(fā)電機(jī)的電磁慣性特性可能存在差異，這會(huì)導(dǎo)致它們?cè)谑艿綌_動(dòng)時(shí)的響應(yīng)不一致。當(dāng)一臺(tái)發(fā)電機(jī)由于電磁慣性引發(fā)振蕩時(shí)，可能會(huì)通過(guò)輸電線路對(duì)其他發(fā)電機(jī)產(chǎn)生影響，引發(fā)連鎖反應(yīng)，使得整個(gè)系統(tǒng)的振蕩更加復(fù)雜和劇烈。而且，系統(tǒng)中的負(fù)荷變化、線路參數(shù)等因素也會(huì)與發(fā)電機(jī)的電磁慣性相互耦合，共同影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增加了低頻振蕩發(fā)生的可能性和復(fù)雜性。2.1.3模態(tài)諧振模態(tài)諧振是低頻振蕩產(chǎn)生的另一個(gè)重要機(jī)理。電力系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，具有多個(gè)振蕩模態(tài)，每個(gè)模態(tài)都對(duì)應(yīng)著特定的振蕩頻率和阻尼特性。這些振蕩模態(tài)會(huì)隨著系統(tǒng)參數(shù)的變化而發(fā)生改變。當(dāng)系統(tǒng)中的某些參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)或多個(gè)振蕩模態(tài)的頻率和阻尼特性變得接近，從而發(fā)生模態(tài)諧振現(xiàn)象。在模態(tài)諧振狀態(tài)下，不同振蕩模態(tài)之間會(huì)相互影響，能量在這些模態(tài)之間相互傳遞。這種相互作用可能會(huì)導(dǎo)致其中一個(gè)模態(tài)的阻尼減小，甚至變?yōu)樨?fù)阻尼，從而引發(fā)低頻振蕩。當(dāng)系統(tǒng)中的負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)的等值阻抗會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而影響系統(tǒng)的振蕩模態(tài)。如果負(fù)荷變化使得兩個(gè)原本阻尼特性較好的振蕩模態(tài)的頻率逐漸接近，就可能引發(fā)模態(tài)諧振。在模態(tài)諧振過(guò)程中，原本穩(wěn)定的振蕩模態(tài)可能會(huì)受到干擾，阻尼特性變差，振蕩幅度逐漸增大，最終導(dǎo)致低頻振蕩的發(fā)生。輸電線路的投切、變壓器的分接頭調(diào)整等操作也可能引發(fā)模態(tài)諧振。當(dāng)這些操作改變了系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)時(shí)，系統(tǒng)的振蕩模態(tài)也會(huì)相應(yīng)改變。若操作不當(dāng)，使得系統(tǒng)的某些振蕩模態(tài)接近諧振條件，就容易引發(fā)低頻振蕩。例如，在某電力系統(tǒng)中，為了調(diào)整電壓分布，對(duì)一臺(tái)變壓器的分接頭進(jìn)行了調(diào)整。調(diào)整后，系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)發(fā)生了變化，導(dǎo)致原本穩(wěn)定的兩個(gè)振蕩模態(tài)的頻率接近，引發(fā)了模態(tài)諧振。在模態(tài)諧振的作用下，系統(tǒng)中出現(xiàn)了低頻振蕩，使得部分輸電線路的功率波動(dòng)增大，威脅到系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。2.2低頻振蕩的特性分析2.2.1振蕩頻率與模式低頻振蕩的頻率范圍通常介于0.1-2.5Hz之間，這一頻率范圍遠(yuǎn)低于電力系統(tǒng)的額定頻率（如我國(guó)的50Hz）。根據(jù)振蕩所涉及的范圍和參與振蕩的機(jī)組情況，低頻振蕩可分為局部振蕩模式和區(qū)域間振蕩模式。局部振蕩模式一般是指系統(tǒng)中某一臺(tái)或一組地理位置相近、電氣聯(lián)系緊密的發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)內(nèi)的其余機(jī)組之間的振蕩。由于參與局部振蕩的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣性時(shí)間常數(shù)相對(duì)較小，這種振蕩的頻率相對(duì)較高，通常在0.7-2.5Hz之間。在某地區(qū)電網(wǎng)中，幾臺(tái)相鄰的發(fā)電機(jī)由于受到當(dāng)?shù)刎?fù)荷變化或小型故障的影響，它們之間出現(xiàn)了相對(duì)搖擺，引發(fā)了局部振蕩。這種振蕩主要局限于該地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)部，對(duì)其他區(qū)域電網(wǎng)的影響相對(duì)較小，其振蕩頻率經(jīng)測(cè)量為1.2Hz。局部振蕩模式雖然影響范圍相對(duì)較小，但如果不能及時(shí)得到有效抑制，也可能會(huì)逐漸擴(kuò)大，影響整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。區(qū)域間振蕩模式則是指系統(tǒng)中不同區(qū)域的發(fā)電機(jī)群之間的振蕩。由于各區(qū)域的等值發(fā)電機(jī)的慣性時(shí)間常數(shù)較大，這種振蕩模態(tài)的振蕩頻率較低，通常在0.1-0.7Hz之間。在一個(gè)跨區(qū)域互聯(lián)的電力系統(tǒng)中，兩個(gè)相距較遠(yuǎn)的區(qū)域電網(wǎng)之間通過(guò)長(zhǎng)距離輸電線路相連。當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動(dòng)，如大型機(jī)組跳閘、輸電線路故障等，可能會(huì)導(dǎo)致這兩個(gè)區(qū)域電網(wǎng)中的發(fā)電機(jī)群之間出現(xiàn)相對(duì)搖擺，引發(fā)區(qū)域間振蕩。這種振蕩會(huì)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線在不同區(qū)域電網(wǎng)之間傳播，影響范圍廣泛，其振蕩頻率可能為0.3Hz。區(qū)域間振蕩模式對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性威脅較大，一旦發(fā)生，可能會(huì)導(dǎo)致聯(lián)絡(luò)線過(guò)載、系統(tǒng)解列等嚴(yán)重后果。振蕩頻率和模式會(huì)隨著電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式、負(fù)荷變化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素而發(fā)生改變。當(dāng)系統(tǒng)的負(fù)荷增加時(shí)，系統(tǒng)的等值阻抗會(huì)發(fā)生變化，從而影響系統(tǒng)的振蕩頻率和模式。輸電線路的投切、變壓器分接頭的調(diào)整等操作也會(huì)改變系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和參數(shù)，進(jìn)而導(dǎo)致振蕩頻率和模式的變化。因此，在電力系統(tǒng)的運(yùn)行和分析中，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)振蕩頻率和模式的變化，以便及時(shí)采取有效的控制措施。2.2.2振蕩的危害低頻振蕩對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、設(shè)備壽命和供電質(zhì)量都會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的不良影響。在穩(wěn)定性方面，低頻振蕩可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)失去同步穩(wěn)定性，引發(fā)系統(tǒng)解列事故。當(dāng)?shù)皖l振蕩的幅值不斷增大且無(wú)法得到有效抑制時(shí)，發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)功角會(huì)持續(xù)增大，最終超過(guò)靜態(tài)穩(wěn)定極限，使得發(fā)電機(jī)失去同步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列。這將造成大面積停電，給社會(huì)經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。1996年美國(guó)西部電力系統(tǒng)發(fā)生的低頻振蕩事故，最終導(dǎo)致系統(tǒng)解列，造成了嚴(yán)重的停電事故，對(duì)當(dāng)?shù)氐墓I(yè)生產(chǎn)和居民生活造成了極大的影響。低頻振蕩還會(huì)影響系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，增加系統(tǒng)在受到大擾動(dòng)時(shí)發(fā)生失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)。在系統(tǒng)發(fā)生故障后，低頻振蕩可能會(huì)與故障后的暫態(tài)過(guò)程相互作用，使得系統(tǒng)的恢復(fù)過(guò)程變得更加復(fù)雜和困難，甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)在暫態(tài)過(guò)程中失去穩(wěn)定。對(duì)設(shè)備壽命而言，低頻振蕩會(huì)使發(fā)電機(jī)、變壓器等電力設(shè)備承受額外的機(jī)械應(yīng)力和電氣應(yīng)力。在低頻振蕩過(guò)程中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子會(huì)受到周期性的扭矩作用，長(zhǎng)期作用下可能導(dǎo)致轉(zhuǎn)子的疲勞損傷，縮短發(fā)電機(jī)的使用壽命。變壓器在低頻振蕩時(shí)，其繞組會(huì)受到交變電磁力的作用，可能引發(fā)繞組的松動(dòng)、變形等問(wèn)題，影響變壓器的正常運(yùn)行和壽命。如果振蕩幅值較大，還可能導(dǎo)致設(shè)備的絕緣損壞，引發(fā)設(shè)備故障。某發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)在經(jīng)歷多次低頻振蕩后，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)子出現(xiàn)了明顯的疲勞裂紋，不得不進(jìn)行停機(jī)檢修和轉(zhuǎn)子更換，這不僅增加了設(shè)備維護(hù)成本，還影響了電力系統(tǒng)的正常供電。在供電質(zhì)量方面，低頻振蕩會(huì)導(dǎo)致輸電線路上的功率波動(dòng)，進(jìn)而引起電壓波動(dòng)和閃變。這會(huì)影響到用戶(hù)端的電壓穩(wěn)定性，對(duì)一些對(duì)電壓質(zhì)量要求較高的用戶(hù)，如精密電子設(shè)備制造企業(yè)、醫(yī)院等，會(huì)造成嚴(yán)重影響，可能導(dǎo)致設(shè)備損壞、生產(chǎn)中斷等問(wèn)題。低頻振蕩還會(huì)干擾電力系統(tǒng)中的通信和自動(dòng)化設(shè)備的正常運(yùn)行，影響電力系統(tǒng)的監(jiān)控和控制功能。當(dāng)振蕩頻率與通信設(shè)備或自動(dòng)化設(shè)備的工作頻率相近時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作或通信中斷。在某地區(qū)電網(wǎng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，當(dāng)?shù)氐囊恍┩ㄐ呕臼艿礁蓴_，出現(xiàn)了信號(hào)中斷的情況，影響了通信的正常進(jìn)行。2.3低頻振蕩的分析方法2.3.1特征值分析法特征值分析法是研究電力系統(tǒng)低頻振蕩的一種經(jīng)典且重要的方法。在運(yùn)用特征值分析法時(shí)，首先需要對(duì)電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行線性化處理。電力系統(tǒng)是一個(gè)包含眾多發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路以及負(fù)荷等元件的復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，其運(yùn)行狀態(tài)可以通過(guò)一組微分方程和代數(shù)方程來(lái)描述。對(duì)于一個(gè)多機(jī)電力系統(tǒng)，假設(shè)系統(tǒng)中有n臺(tái)發(fā)電機(jī)，其狀態(tài)方程可以表示為：\dot{\mathbf{x}}=\mathbf{f}(\mathbf{x},\mathbf{u})其中，\mathbf{x}是系統(tǒng)的狀態(tài)變量向量，包含發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度、轉(zhuǎn)速、勵(lì)磁電壓等信息；\mathbf{u}是系統(tǒng)的輸入變量向量，如負(fù)荷變化、控制信號(hào)等。在系統(tǒng)的某一穩(wěn)態(tài)運(yùn)行點(diǎn)(\mathbf{x}_0,\mathbf{u}_0)附近，將狀態(tài)方程進(jìn)行泰勒展開(kāi)，并忽略高階項(xiàng)，得到線性化后的狀態(tài)方程：\Delta\dot{\mathbf{x}}=\mathbf{A}\Delta\mathbf{x}+\mathbf{B}\Delta\mathbf{u}其中，\mathbf{A}是狀態(tài)矩陣，其元素反映了系統(tǒng)狀態(tài)變量之間的相互關(guān)系；\mathbf{B}是輸入矩陣，其元素表示輸入變量對(duì)狀態(tài)變量的影響。接下來(lái)，求解線性化狀態(tài)方程的特征方程\vert\mathbf{A}-\lambda\mathbf{I}\vert=0，其中\(zhòng)lambda是特征值，\mathbf{I}是單位矩陣。通過(guò)求解該方程，可以得到系統(tǒng)的全部特征值\lambda_i(i=1,2,\cdots,n)。每個(gè)特征值\lambda_i都對(duì)應(yīng)著系統(tǒng)的一種振蕩模式，其一般形式為\lambda_i=\sigma_i+j\omega_i，其中\(zhòng)sigma_i是實(shí)部，代表系統(tǒng)的阻尼特性；\omega_i是虛部，代表振蕩頻率。當(dāng)\sigma_i<0時(shí)，表明系統(tǒng)具有正阻尼，振蕩將隨著時(shí)間逐漸衰減，系統(tǒng)是穩(wěn)定的。假設(shè)某系統(tǒng)的一個(gè)特征值為\lambda=-0.1+j1.5，其實(shí)部\sigma=-0.1<0，這意味著在該振蕩模式下，系統(tǒng)具有正阻尼。當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，相應(yīng)的振蕩會(huì)逐漸減弱，最終恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)\sigma_i=0時(shí)，系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)，振蕩將保持等幅。如果系統(tǒng)的某個(gè)特征值實(shí)部為0，如\lambda=j2，此時(shí)系統(tǒng)處于臨界穩(wěn)定狀態(tài)。在這種情況下，一旦系統(tǒng)受到微小擾動(dòng)，振蕩將不會(huì)自行衰減，而是持續(xù)以等幅振蕩的形式存在。當(dāng)\sigma_i>0時(shí)，系統(tǒng)具有負(fù)阻尼，振蕩將不斷增幅，導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。若某系統(tǒng)的特征值為\lambda=0.2+j1.8，實(shí)部\sigma=0.2>0，表明系統(tǒng)在該振蕩模式下具有負(fù)阻尼。當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，振蕩幅度會(huì)不斷增大，最終可能導(dǎo)致系統(tǒng)失去穩(wěn)定，如發(fā)電機(jī)失步、系統(tǒng)解列等嚴(yán)重后果。通過(guò)分析特征值的實(shí)部和虛部，可以全面了解系統(tǒng)的穩(wěn)定性和振蕩特性?？梢愿鶕?jù)特征值的虛部確定振蕩頻率，從而判斷振蕩屬于局部振蕩模式還是區(qū)域間振蕩模式。還可以通過(guò)計(jì)算特征向量，進(jìn)一步分析參與振蕩的主要發(fā)電機(jī)和線路，為制定針對(duì)性的控制策略提供依據(jù)。特征值分析法在低頻振蕩分析中具有理論嚴(yán)謹(jǐn)、分析結(jié)果準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，能夠深入揭示低頻振蕩的本質(zhì)特征和內(nèi)在規(guī)律。然而，它對(duì)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性要求極高，需要建立精確的系統(tǒng)模型，并對(duì)模型進(jìn)行線性化處理。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，由于系統(tǒng)元件的非線性特性、參數(shù)的不確定性以及運(yùn)行方式的多變性，精確建立系統(tǒng)模型較為困難，模型誤差可能導(dǎo)致分析結(jié)果的偏差。而且，隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，系統(tǒng)模型的維數(shù)急劇增加，特征值計(jì)算的復(fù)雜度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，計(jì)算難度大大提高。2.3.2時(shí)域仿真法時(shí)域仿真法是通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的微分方程和代數(shù)方程進(jìn)行數(shù)值積分，來(lái)模擬系統(tǒng)在不同運(yùn)行條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，從而分析低頻振蕩現(xiàn)象。在時(shí)域仿真中，需要建立詳細(xì)的電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，包括發(fā)電機(jī)、變壓器、輸電線路、負(fù)荷以及各種控制裝置等元件的模型。以發(fā)電機(jī)模型為例，常用的有經(jīng)典模型、詳細(xì)模型等。經(jīng)典模型通常只考慮發(fā)電機(jī)的基本電磁特性和轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程，而詳細(xì)模型則會(huì)進(jìn)一步考慮發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等動(dòng)態(tài)特性。對(duì)于一個(gè)多機(jī)電力系統(tǒng)，其狀態(tài)方程可以表示為一組微分方程和代數(shù)方程的混合形式：\begin{cases}\dot{\mathbf{x}}=\mathbf{f}(\mathbf{x},\mathbf{y},\mathbf{u})\\\mathbf{0}=\mathbf{g}(\mathbf{x},\mathbf{y},\mathbf{u})\end{cases}其中，\mathbf{x}是狀態(tài)變量向量，如發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度、轉(zhuǎn)速等；\mathbf{y}是代數(shù)變量向量，如節(jié)點(diǎn)電壓、線路電流等；\mathbf{u}是輸入變量向量，如負(fù)荷變化、控制信號(hào)等。在進(jìn)行時(shí)域仿真時(shí)，通常采用數(shù)值積分算法來(lái)求解上述方程。常用的數(shù)值積分算法有歐拉法、龍格-庫(kù)塔法等。以歐拉法為例，其基本思想是在每個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)\Deltat內(nèi)，用當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)變量和導(dǎo)數(shù)來(lái)近似計(jì)算下一個(gè)時(shí)刻的狀態(tài)變量。假設(shè)在時(shí)刻t_k，系統(tǒng)的狀態(tài)變量為\mathbf{x}_k，則在時(shí)刻t_{k+1}=t_k+\Deltat時(shí)，狀態(tài)變量的近似值為：\mathbf{x}_{k+1}=\mathbf{x}_k+\Deltat\mathbf{f}(\mathbf{x}_k,\mathbf{y}_k,\mathbf{u}_k)通過(guò)不斷迭代計(jì)算，就可以得到系統(tǒng)在不同時(shí)刻的狀態(tài)變量值，從而模擬出系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。在仿真過(guò)程中，需要設(shè)置各種運(yùn)行條件和擾動(dòng)情況，如負(fù)荷突變、線路故障、發(fā)電機(jī)跳閘等。假設(shè)在某一時(shí)刻t=0.5s，系統(tǒng)中某條輸電線路發(fā)生三相短路故障，通過(guò)在仿真模型中設(shè)置相應(yīng)的故障參數(shù)和時(shí)間，就可以模擬出系統(tǒng)在故障發(fā)生后的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在故障發(fā)生后，系統(tǒng)的電壓、電流、功率等電氣量會(huì)發(fā)生劇烈變化，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子角度和轉(zhuǎn)速也會(huì)隨之改變。通過(guò)觀察這些電氣量和發(fā)電機(jī)狀態(tài)變量的變化曲線，可以直觀地了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和低頻振蕩現(xiàn)象。如果系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩，在功率曲線上可以明顯看到功率的周期性波動(dòng)，通過(guò)對(duì)功率曲線進(jìn)行頻譜分析，還可以計(jì)算出振蕩的頻率和幅值等參數(shù)。時(shí)域仿真法的優(yōu)點(diǎn)是能夠直觀地展示系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，適用于各種復(fù)雜的電力系統(tǒng)模型和擾動(dòng)情況。它不需要對(duì)系統(tǒng)模型進(jìn)行線性化處理，可以考慮系統(tǒng)元件的非線性特性，因此能夠更真實(shí)地反映電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況。然而，時(shí)域仿真法也存在一些缺點(diǎn)。計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)，效率較低，尤其是對(duì)于大規(guī)模電力系統(tǒng)，由于系統(tǒng)模型復(fù)雜，需要求解大量的方程，導(dǎo)致仿真時(shí)間大幅增加。從大量的仿真數(shù)據(jù)中提取低頻振蕩的關(guān)鍵特征和規(guī)律較為困難，需要借助專(zhuān)門(mén)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)分析方法。而且，時(shí)域仿真法只能針對(duì)特定的運(yùn)行條件和擾動(dòng)情況進(jìn)行分析，難以全面評(píng)估系統(tǒng)在不同工況下的穩(wěn)定性。2.3.3廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）監(jiān)測(cè)法廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）監(jiān)測(cè)法是隨著現(xiàn)代通信技術(shù)和測(cè)量技術(shù)的發(fā)展而興起的一種低頻振蕩分析方法。WAMS主要由同步相量測(cè)量單元（PMU）、通信網(wǎng)絡(luò)和主站系統(tǒng)三部分組成。PMU是WAMS的核心設(shè)備，它利用全球定位系統(tǒng)（GPS）的精確授時(shí)功能，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓相量、電流相量以及發(fā)電機(jī)的功角等信息，并將這些信息以統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)進(jìn)行標(biāo)記。由于采用了同步測(cè)量技術(shù)，PMU可以獲取電力系統(tǒng)廣域范圍內(nèi)的同步信息，這對(duì)于分析低頻振蕩具有重要意義。在一個(gè)跨區(qū)域互聯(lián)的電力系統(tǒng)中，不同區(qū)域的發(fā)電機(jī)之間可能存在低頻振蕩現(xiàn)象。通過(guò)在各區(qū)域的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)安裝PMU，可以實(shí)時(shí)測(cè)量各發(fā)電機(jī)的功角和線路功率等信息，從而準(zhǔn)確地捕捉到低頻振蕩的發(fā)生和傳播過(guò)程。通信網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)將PMU測(cè)量到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)。為了滿(mǎn)足數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)囊螅ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)通常采用高速、可靠的通信技術(shù)，如光纖通信、無(wú)線通信等。光纖通信具有傳輸速率高、帶寬大、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證大量數(shù)據(jù)的快速、準(zhǔn)確傳輸。通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)，PMU測(cè)量到的數(shù)據(jù)可以實(shí)時(shí)傳輸?shù)街髡鞠到y(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。主站系統(tǒng)接收來(lái)自PMU的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析和存儲(chǔ)。在低頻振蕩分析中，主站系統(tǒng)可以利用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，從大量的測(cè)量數(shù)據(jù)中提取低頻振蕩的特征信息。采用傅里葉變換、小波變換等信號(hào)處理方法，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，從而識(shí)別出低頻振蕩的頻率成分和振蕩模式。通過(guò)計(jì)算不同節(jié)點(diǎn)之間的相位差和功率波動(dòng)，還可以判斷低頻振蕩的傳播方向和影響范圍。WAMS監(jiān)測(cè)法的優(yōu)勢(shì)在于能夠?qū)崟r(shí)獲取電力系統(tǒng)全局的動(dòng)態(tài)信息，為低頻振蕩分析提供了更加豐富和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來(lái)源。與傳統(tǒng)的分析方法相比，它不需要建立復(fù)雜的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，能夠直接從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中分析低頻振蕩現(xiàn)象，避免了模型誤差對(duì)分析結(jié)果的影響。WAMS還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻振蕩的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)低頻振蕩跡象時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，為運(yùn)行人員采取控制措施提供時(shí)間。然而，WAMS監(jiān)測(cè)法也面臨一些挑戰(zhàn)。通信延遲和數(shù)據(jù)丟包問(wèn)題可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，從而對(duì)低頻振蕩分析和控制產(chǎn)生不利影響。PMU的安裝和維護(hù)成本較高，需要在電力系統(tǒng)中廣泛部署PMU，這對(duì)電力企業(yè)的資金和技術(shù)實(shí)力提出了較高要求。三、廣域自適應(yīng)控制原理及在電力系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)3.1廣域自適應(yīng)控制的基本原理3.1.1自適應(yīng)控制的概念與分類(lèi)自適應(yīng)控制是一種能夠使控制系統(tǒng)在面對(duì)參數(shù)變化、外部擾動(dòng)或未建模動(dòng)態(tài)時(shí)，自動(dòng)調(diào)整其控制參數(shù)以保持性能的控制策略。與傳統(tǒng)控制方法不同，自適應(yīng)控制不依賴(lài)于固定的系統(tǒng)模型，而是能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和變化情況，實(shí)時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù)和控制策略，以適應(yīng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變化，確保系統(tǒng)在各種復(fù)雜條件下仍能保持良好的性能。自適應(yīng)控制的核心在于通過(guò)實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)參數(shù)并調(diào)整控制器參數(shù)，從而使系統(tǒng)能夠在不同的工作條件下實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。在一個(gè)實(shí)際的控制系統(tǒng)中，由于環(huán)境因素的變化、設(shè)備的老化以及負(fù)載的波動(dòng)等原因，系統(tǒng)的參數(shù)可能會(huì)發(fā)生改變。傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制器在面對(duì)這些變化時(shí)，往往難以保持良好的控制效果，而自適應(yīng)控制則能夠通過(guò)不斷地監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)，實(shí)時(shí)估計(jì)系統(tǒng)的參數(shù)變化，并相應(yīng)地調(diào)整控制器的參數(shù)，使系統(tǒng)始終保持在最佳的運(yùn)行狀態(tài)。根據(jù)其調(diào)整機(jī)制和應(yīng)用領(lǐng)域，自適應(yīng)控制可以分為多種類(lèi)型，以下是幾種常見(jiàn)的分類(lèi)：前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制：借助于過(guò)程擾動(dòng)信號(hào)的測(cè)量，通過(guò)自適應(yīng)機(jī)構(gòu)來(lái)改變控制器的狀態(tài)，從而達(dá)到改變系統(tǒng)特性的目的。其工作原理是在系統(tǒng)中引入一個(gè)前饋環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)能夠測(cè)量系統(tǒng)的擾動(dòng)信號(hào)，并根據(jù)擾動(dòng)信號(hào)的變化來(lái)調(diào)整控制器的參數(shù)。在一個(gè)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)原材料的質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)測(cè)量原材料的相關(guān)參數(shù)（如濃度、溫度等），前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制可以根據(jù)這些參數(shù)的變化來(lái)調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程中的控制參數(shù)，如流量、壓力等，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定。然而，當(dāng)前饋?zhàn)赃m應(yīng)控制系統(tǒng)中的擾動(dòng)不可測(cè)時(shí)，其應(yīng)用就會(huì)受到嚴(yán)重的限制，因?yàn)闊o(wú)法獲取擾動(dòng)信號(hào)，就無(wú)法根據(jù)擾動(dòng)來(lái)調(diào)整控制器參數(shù)，從而難以實(shí)現(xiàn)有效的控制。反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制：在原有的反饋回路之外，新增的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)形成了另一個(gè)反饋回路。這種控制方式通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)的輸出信號(hào)，并將其與參考信號(hào)進(jìn)行比較，得到誤差信號(hào)。自適應(yīng)機(jī)構(gòu)根據(jù)誤差信號(hào)來(lái)調(diào)整控制器的參數(shù)，使得系統(tǒng)的輸出能夠盡可能地接近參考信號(hào)。在一個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng)中，通過(guò)測(cè)量電機(jī)的轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)的輸出信號(hào)，將其與設(shè)定的轉(zhuǎn)速參考信號(hào)進(jìn)行比較，得到轉(zhuǎn)速誤差。反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制中的自適應(yīng)機(jī)構(gòu)根據(jù)這個(gè)轉(zhuǎn)速誤差來(lái)調(diào)整電機(jī)控制器的參數(shù)，如電壓、電流等，從而使電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠穩(wěn)定在設(shè)定值附近。反饋?zhàn)赃m應(yīng)控制能夠有效地利用系統(tǒng)的輸出信息，對(duì)系統(tǒng)的變化進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)，提高系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）：采用一個(gè)模型參考的輔助系統(tǒng)，該系統(tǒng)是一個(gè)可調(diào)系統(tǒng)，參考模型的輸出或者狀態(tài)用期望的性能指標(biāo)設(shè)計(jì)。其主要作用是對(duì)照系統(tǒng)實(shí)際輸出和期望輸出的誤差，從而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，直到誤差趨近于零。在一個(gè)飛行器的姿態(tài)控制系統(tǒng)中，建立一個(gè)參考模型來(lái)描述飛行器在理想狀態(tài)下的姿態(tài)變化。模型參考自適應(yīng)控制通過(guò)比較飛行器實(shí)際的姿態(tài)輸出與參考模型的輸出，得到姿態(tài)誤差。根據(jù)這個(gè)誤差，自適應(yīng)機(jī)構(gòu)調(diào)整飛行器的控制參數(shù)，如舵機(jī)的角度、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力等，使飛行器的實(shí)際姿態(tài)能夠跟蹤參考模型的姿態(tài)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的飛行控制。模型參考自適應(yīng)控制具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和魯棒性，能夠有效地應(yīng)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)的變化和外部干擾。自校正控制：通過(guò)采集的過(guò)程輸入、輸出信息，實(shí)現(xiàn)過(guò)程模型的在線辨識(shí)和參數(shù)估計(jì)。在獲得過(guò)程模型或者估計(jì)參數(shù)的基礎(chǔ)上，按照一定的性能優(yōu)化準(zhǔn)則，計(jì)算控制參數(shù)，使得閉環(huán)系統(tǒng)能夠達(dá)到最優(yōu)的控制品質(zhì)。在一個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程中，自校正控制通過(guò)實(shí)時(shí)采集反應(yīng)過(guò)程中的溫度、壓力、流量等輸入輸出數(shù)據(jù)，在線辨識(shí)化工過(guò)程的模型參數(shù)，如反應(yīng)速率常數(shù)、傳熱系數(shù)等。然后，根據(jù)辨識(shí)得到的模型參數(shù)和預(yù)設(shè)的性能優(yōu)化準(zhǔn)則（如產(chǎn)品質(zhì)量最優(yōu)、能耗最低等），計(jì)算出最優(yōu)的控制參數(shù)，如反應(yīng)物的進(jìn)料量、反應(yīng)溫度的設(shè)定值等，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)控制。自校正控制能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行情況，不斷優(yōu)化控制參數(shù)，提高系統(tǒng)的控制性能和經(jīng)濟(jì)效益。3.1.2廣域自適應(yīng)控制的原理與實(shí)現(xiàn)方式廣域自適應(yīng)控制是在自適應(yīng)控制的基礎(chǔ)上，結(jié)合廣域測(cè)量技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種先進(jìn)控制技術(shù)。其原理是利用廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）獲取電力系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相量、電流相量、發(fā)電機(jī)功角以及線路功率等廣域同步信息，通過(guò)對(duì)這些信息的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和分析，準(zhǔn)確感知電力系統(tǒng)的全局運(yùn)行狀態(tài)和動(dòng)態(tài)變化。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)自適應(yīng)控制理論，實(shí)時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù)和控制策略，以適應(yīng)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的變化和不確定性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效控制，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，廣域自適應(yīng)控制主要包括以下幾個(gè)關(guān)鍵步驟：廣域信息采集：通過(guò)在電力系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)廣泛部署同步相量測(cè)量單元（PMU），利用PMU基于全球定位系統(tǒng)（GPS）的精確授時(shí)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓相量、電流相量、發(fā)電機(jī)功角等信息的同步測(cè)量。這些測(cè)量數(shù)據(jù)包含了電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)信息，為后續(xù)的分析和控制提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。在一個(gè)跨區(qū)域互聯(lián)的大型電力系統(tǒng)中，在不同區(qū)域的發(fā)電廠、變電站等關(guān)鍵位置安裝PMU，能夠?qū)崟r(shí)獲取各個(gè)區(qū)域的電力系統(tǒng)運(yùn)行信息，包括不同發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、輸電線路的功率傳輸情況等。信息傳輸與處理：通過(guò)高速、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)，如光纖通信、無(wú)線通信等，將PMU采集到的廣域測(cè)量信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇刂浦行?。控制中心接收這些數(shù)據(jù)后，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)濾波、數(shù)據(jù)校驗(yàn)等，以去除數(shù)據(jù)中的噪聲和錯(cuò)誤信息，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。然后，利用先進(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，對(duì)處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，提取出電力系統(tǒng)的運(yùn)行特征和狀態(tài)信息，如低頻振蕩的頻率、幅值、阻尼比等。通信網(wǎng)絡(luò)的性能對(duì)于廣域自適應(yīng)控制的效果至關(guān)重要，高速、可靠的通信能夠確保數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，減少通信延遲對(duì)控制的影響?？刂撇呗哉{(diào)整：根據(jù)分析得到的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息，結(jié)合自適應(yīng)控制算法，實(shí)時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù)和控制策略。當(dāng)檢測(cè)到電力系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，通過(guò)自適應(yīng)算法計(jì)算出合適的控制參數(shù)，如控制器的增益、積分時(shí)間常數(shù)等，并將這些參數(shù)發(fā)送給相應(yīng)的控制器，如電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）、靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）等，使其能夠根據(jù)新的參數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制，以抑制低頻振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自適應(yīng)算法能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，使控制器能夠更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)的變化?？刂茍?zhí)行與反饋：控制器根據(jù)調(diào)整后的控制參數(shù)對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行控制操作，如調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流、調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的輸出等。同時(shí)，將控制后的電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)信息再次通過(guò)廣域測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行采集和反饋，形成一個(gè)閉環(huán)控制回路。通過(guò)這個(gè)閉環(huán)回路，廣域自適應(yīng)控制系統(tǒng)能夠不斷地根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的持續(xù)、有效控制。在實(shí)際運(yùn)行中，通過(guò)不斷地反饋和調(diào)整，能夠使電力系統(tǒng)始終保持在穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，提高系統(tǒng)的可靠性和供電質(zhì)量。3.2廣域自適應(yīng)控制在電力系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)3.2.1全局視角與協(xié)調(diào)控制廣域自適應(yīng)控制能夠從全局視角出發(fā)，對(duì)電力系統(tǒng)中的各個(gè)部分進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，這是其相較于傳統(tǒng)控制方法的顯著優(yōu)勢(shì)之一。傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)控制方法，如電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）等，通常是基于局部信息進(jìn)行控制，只能對(duì)單個(gè)發(fā)電機(jī)或局部區(qū)域的電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，難以考慮到整個(gè)電力系統(tǒng)的全局特性和各部分之間的相互影響。而廣域自適應(yīng)控制借助廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS），可以實(shí)時(shí)獲取電力系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓相量、電流相量、發(fā)電機(jī)功角以及線路功率等廣域同步信息，從而對(duì)電力系統(tǒng)的全局運(yùn)行狀態(tài)有全面、準(zhǔn)確的了解?；谶@些全局信息，廣域自適應(yīng)控制能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)各部分的協(xié)調(diào)控制。在多機(jī)電力系統(tǒng)中，不同區(qū)域的發(fā)電機(jī)之間可能存在相互影響，當(dāng)某一區(qū)域的發(fā)電機(jī)受到擾動(dòng)時(shí)，可能會(huì)引發(fā)其他區(qū)域發(fā)電機(jī)的振蕩。廣域自適應(yīng)控制可以根據(jù)各發(fā)電機(jī)的功角、轉(zhuǎn)速等信息，實(shí)時(shí)判斷系統(tǒng)的振蕩模式和穩(wěn)定性狀況，并通過(guò)協(xié)調(diào)控制各發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)速系統(tǒng)等，使各發(fā)電機(jī)之間的運(yùn)行狀態(tài)相互協(xié)調(diào)，共同抑制低頻振蕩。通過(guò)調(diào)整不同發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，使它們的輸出功率相互配合，減小發(fā)電機(jī)之間的功率振蕩，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。還可以協(xié)調(diào)控制輸電線路上的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，如靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）、靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）等，優(yōu)化電力系統(tǒng)的無(wú)功分布，提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，進(jìn)而增強(qiáng)整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這種全局視角和協(xié)調(diào)控制的能力，使得廣域自適應(yīng)控制能夠更好地應(yīng)對(duì)大規(guī)模電力系統(tǒng)中復(fù)雜的運(yùn)行工況和相互關(guān)聯(lián)的動(dòng)態(tài)特性，有效提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和安全性。3.2.2快速響應(yīng)與實(shí)時(shí)調(diào)整廣域自適應(yīng)控制對(duì)電力系統(tǒng)的變化和擾動(dòng)具有快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)調(diào)整的能力，這對(duì)于保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)受到各種因素的影響，如負(fù)荷的突然變化、系統(tǒng)故障、新能源接入等，這些因素都可能導(dǎo)致電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)發(fā)生改變，甚至引發(fā)低頻振蕩。當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)變化或受到擾動(dòng)時(shí)，廣域測(cè)量系統(tǒng)（WAMS）能夠迅速采集到相關(guān)的實(shí)時(shí)信息，并通過(guò)高速通信網(wǎng)絡(luò)將這些信息傳輸?shù)娇刂浦行摹？刂浦行睦孟冗M(jìn)的信號(hào)處理技術(shù)和數(shù)據(jù)分析算法，對(duì)采集到的信息進(jìn)行快速分析和處理，準(zhǔn)確判斷電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)變化和擾動(dòng)情況?；谧赃m應(yīng)控制算法，控制中心能夠?qū)崟r(shí)計(jì)算出合適的控制策略和參數(shù)，并將其發(fā)送給相應(yīng)的控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)整。在系統(tǒng)發(fā)生短路故障導(dǎo)致電壓驟降時(shí)，廣域自適應(yīng)控制能夠在極短的時(shí)間內(nèi)檢測(cè)到故障，并迅速調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)，增加勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓，以維持系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定。還可以根據(jù)系統(tǒng)的功率平衡情況，實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電機(jī)的有功出力，確保系統(tǒng)的功率平衡，抑制因功率不平衡引發(fā)的低頻振蕩。這種快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)調(diào)整的能力，使得廣域自適應(yīng)控制能夠在電力系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題的第一時(shí)間采取有效的控制措施，及時(shí)抑制振蕩的發(fā)展，避免故障的擴(kuò)大，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。與傳統(tǒng)控制方法相比，廣域自適應(yīng)控制大大提高了控制的時(shí)效性和準(zhǔn)確性，能夠更好地適應(yīng)電力系統(tǒng)快速變化的運(yùn)行需求。3.2.3增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性廣域自適應(yīng)控制能夠有效應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)參數(shù)變化和不確定性，顯著增強(qiáng)系統(tǒng)的魯棒性。在實(shí)際的電力系統(tǒng)中，由于設(shè)備老化、環(huán)境變化、負(fù)荷波動(dòng)以及新能源發(fā)電的間歇性等因素，系統(tǒng)的參數(shù)會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)還存在許多不確定性因素，如系統(tǒng)模型的誤差、外部干擾等。這些參數(shù)變化和不確定性給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的固定參數(shù)控制器難以適應(yīng)這些變化，可能導(dǎo)致控制性能下降，甚至引發(fā)系統(tǒng)失穩(wěn)。廣域自適應(yīng)控制通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，利用自適應(yīng)算法不斷地對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行估計(jì)和更新，從而能夠及時(shí)調(diào)整控制器的參數(shù)和控制策略，以適應(yīng)系統(tǒng)的變化。在新能源接入電力系統(tǒng)時(shí)，由于新能源發(fā)電的隨機(jī)性和波動(dòng)性，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的功率和電壓出現(xiàn)波動(dòng)。廣域自適應(yīng)控制可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)新能源發(fā)電的出力變化以及系統(tǒng)的功率和電壓波動(dòng)情況，通過(guò)自適應(yīng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁和調(diào)速器參數(shù)，以及無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的輸出，來(lái)維持系統(tǒng)的功率平衡和電壓穩(wěn)定。當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)發(fā)生變化時(shí)，廣域自適應(yīng)控制能夠根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到的信息，重新計(jì)算和調(diào)整控制器的參數(shù)，確?？刂破髂軌蚴冀K保持良好的控制性能。此外，廣域自適應(yīng)控制還能夠?qū)ο到y(tǒng)中的不確定性因素進(jìn)行有效的處理。通過(guò)采用魯棒自適應(yīng)控制算法，在控制過(guò)程中考慮到參數(shù)估計(jì)誤差和外部干擾的影響，增加控制器的魯棒性設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)在面對(duì)不確定性時(shí)仍能保持穩(wěn)定運(yùn)行。在設(shè)計(jì)廣域自適應(yīng)控制器時(shí)，可以引入魯棒控制理論，如H∞控制、滑?？刂频?，使控制器對(duì)參數(shù)變化和外部干擾具有較強(qiáng)的抑制能力。這樣，即使系統(tǒng)存在一定的不確定性，廣域自適應(yīng)控制也能夠保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。四、傳統(tǒng)低頻振蕩控制方法分析與比較4.1電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）4.1.1PSS的工作原理電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）是一種廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中抑制低頻振蕩的重要裝置。其基本工作原理是通過(guò)在勵(lì)磁系統(tǒng)中引入附加控制信號(hào)，產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差或功率偏差相關(guān)的附加阻尼轉(zhuǎn)矩，以抵消勵(lì)磁系統(tǒng)可能產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，從而增強(qiáng)電力系統(tǒng)的阻尼特性，抑制低頻振蕩。在電力系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致電磁轉(zhuǎn)矩的改變。在某些情況下，特別是在采用快速響應(yīng)高放大倍數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)時(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)可能會(huì)引入負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，使得系統(tǒng)的總阻尼減小，從而引發(fā)低頻振蕩。PSS的作用就是在這種情況下，提供額外的正阻尼轉(zhuǎn)矩，以維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。PSS通常選取發(fā)電機(jī)的軸速度偏差（△ω）、電功率偏差（△P）或機(jī)端電壓頻率偏差（△f）等信號(hào)作為輸入。以軸速度偏差為例，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，PSS檢測(cè)到軸速度偏差信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列的處理和運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)附加的控制信號(hào)。這個(gè)控制信號(hào)被疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)中，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，進(jìn)而改變發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩。具體來(lái)說(shuō)，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速增加時(shí)，PSS產(chǎn)生的附加控制信號(hào)會(huì)使勵(lì)磁電流減小，從而減小電磁轉(zhuǎn)矩，抑制發(fā)電機(jī)的加速；反之，當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，PSS會(huì)使勵(lì)磁電流增加，增大電磁轉(zhuǎn)矩，阻止發(fā)電機(jī)的減速。這樣，通過(guò)PSS的調(diào)節(jié)作用，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差得到抑制，系統(tǒng)的阻尼得到增強(qiáng)，從而有效抑制低頻振蕩。從數(shù)學(xué)模型的角度來(lái)看，PSS的傳遞函數(shù)通常包含多個(gè)環(huán)節(jié)，如放大環(huán)節(jié)、相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)和濾波環(huán)節(jié)等。放大環(huán)節(jié)用于調(diào)整PSS輸出信號(hào)的幅值，使其能夠產(chǎn)生足夠的附加阻尼轉(zhuǎn)矩；相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)則是為了補(bǔ)償勵(lì)磁系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)本身存在的相位滯后，確保PSS產(chǎn)生的附加阻尼轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速偏差或功率偏差同相位，從而發(fā)揮最佳的阻尼效果；濾波環(huán)節(jié)主要用于濾除輸入信號(hào)中的高頻噪聲和干擾，提高PSS的抗干擾能力和穩(wěn)定性。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的PSS傳遞函數(shù)可以表示為：G_{PSS}(s)=K\frac{sT_1+1}{sT_2+1}\frac{sT_3+1}{sT_4+1}其中，K為放大倍數(shù)，T_1、T_2、T_3、T_4分別為超前-滯后環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)。通過(guò)合理選擇這些參數(shù)，可以使PSS在特定的頻率范圍內(nèi)提供有效的阻尼轉(zhuǎn)矩，抑制低頻振蕩。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)電力系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式以及低頻振蕩的特性，對(duì)PSS的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化整定，以確保其能夠發(fā)揮最佳的抑制效果。4.1.2PSS的應(yīng)用與局限性PSS在電力系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用，在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、抑制低頻振蕩方面發(fā)揮了重要作用。自20世紀(jì)60年代美國(guó)首次提出并應(yīng)用PSS以來(lái)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和完善，PSS已成為現(xiàn)代電力系統(tǒng)中不可或缺的穩(wěn)定控制裝置。目前，世界各國(guó)的電力系統(tǒng)中，大量的發(fā)電機(jī)都配備了PSS，有效地減少了低頻振蕩的發(fā)生次數(shù)和危害程度。在我國(guó)，PSS也被廣泛應(yīng)用于各大電網(wǎng)。許多大型發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組都安裝了PSS，通過(guò)對(duì)PSS參數(shù)的合理整定，成功地抑制了系統(tǒng)中的低頻振蕩，提高了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行水平。在一些區(qū)域電網(wǎng)中，通過(guò)優(yōu)化PSS的配置和參數(shù)調(diào)整，改善了電網(wǎng)的阻尼特性，增強(qiáng)了電網(wǎng)對(duì)擾動(dòng)的適應(yīng)能力，保障了電力系統(tǒng)的可靠供電。PSS在復(fù)雜系統(tǒng)中也存在一定的局限性。PSS的性能高度依賴(lài)于其參數(shù)的整定，而電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式復(fù)雜多變，不同的運(yùn)行方式下系統(tǒng)的振蕩特性和阻尼需求也會(huì)發(fā)生變化。在系統(tǒng)負(fù)荷變化、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整或新機(jī)組接入時(shí)，原來(lái)整定好的PSS參數(shù)可能不再適應(yīng)新的運(yùn)行工況，導(dǎo)致PSS的抑制效果下降。而且PSS的參數(shù)整定過(guò)程較為復(fù)雜，需要對(duì)電力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行精確分析和計(jì)算，同時(shí)還需要考慮多種因素的影響，如系統(tǒng)的穩(wěn)定性要求、振蕩頻率范圍、發(fā)電機(jī)的特性等。這對(duì)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)水平和經(jīng)驗(yàn)要求較高，增加了參數(shù)整定的難度和工作量。PSS只能對(duì)本地發(fā)電機(jī)提供阻尼控制，其作用范圍有限，難以對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的低頻振蕩進(jìn)行全面有效的抑制。在大規(guī)模互聯(lián)電力系統(tǒng)中，不同區(qū)域的發(fā)電機(jī)之間可能存在相互影響，當(dāng)某一區(qū)域發(fā)生低頻振蕩時(shí)，可能會(huì)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線傳播到其他區(qū)域。此時(shí)，僅靠本地的PSS可能無(wú)法有效抑制振蕩的傳播，需要采用其他的控制手段或進(jìn)行區(qū)域間的協(xié)調(diào)控制。PSS在抑制低頻振蕩時(shí)，可能會(huì)與其他控制系統(tǒng)產(chǎn)生相互作用和干擾。在某些情況下，PSS與自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）之間可能會(huì)出現(xiàn)參數(shù)匹配不當(dāng)?shù)膯?wèn)題，導(dǎo)致兩者之間的控制效果相互影響，甚至可能引發(fā)新的不穩(wěn)定現(xiàn)象。而且，隨著電力系統(tǒng)中新能源發(fā)電的快速發(fā)展，如風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等，這些新能源發(fā)電的接入使得電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特性發(fā)生了很大變化，傳統(tǒng)的PSS在應(yīng)對(duì)新能源接入帶來(lái)的新問(wèn)題時(shí)，可能存在一定的局限性，需要進(jìn)一步研究和改進(jìn)。4.2勵(lì)磁控制4.2.1常規(guī)勵(lì)磁控制對(duì)低頻振蕩的影響在電力系統(tǒng)中，常規(guī)勵(lì)磁控制對(duì)低頻振蕩有著顯著的影響，其中最關(guān)鍵的問(wèn)題在于其可能產(chǎn)生負(fù)阻尼，進(jìn)而加劇低頻振蕩現(xiàn)象。常規(guī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)是維持發(fā)電機(jī)端電壓的穩(wěn)定。在正常運(yùn)行情況下，當(dāng)系統(tǒng)電壓出現(xiàn)波動(dòng)時(shí)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)，通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流來(lái)改變發(fā)電機(jī)的輸出電壓，使其保持在設(shè)定的范圍內(nèi)。在系統(tǒng)負(fù)荷增加導(dǎo)致電壓下降時(shí)，勵(lì)磁控制系統(tǒng)會(huì)增大勵(lì)磁電流，提高發(fā)電機(jī)的電動(dòng)勢(shì)，從而提升輸出電壓，反之亦然。這種對(duì)電壓的快速調(diào)節(jié)能力在提高電力系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性方面發(fā)揮了重要作用，確保了系統(tǒng)在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電壓質(zhì)量和穩(wěn)定性。在某些特殊工況下，常規(guī)勵(lì)磁控制可能會(huì)帶來(lái)負(fù)面效應(yīng)?？焖夙憫?yīng)的高放大倍數(shù)勵(lì)磁系統(tǒng)在增強(qiáng)系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定性的同時(shí)，卻可能對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性產(chǎn)生不利影響，成為引發(fā)低頻振蕩的潛在因素。當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，例如發(fā)生短路故障、負(fù)荷突變或輸電線路故障等，發(fā)電機(jī)的端電壓會(huì)迅速下降。此時(shí)，快速勵(lì)磁系統(tǒng)為了維持電壓穩(wěn)定，會(huì)快速增大勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁系統(tǒng)的快速響應(yīng)特性，其輸出的勵(lì)磁電流變化可能過(guò)于劇烈，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速偏差同相位的分量。根據(jù)阻尼轉(zhuǎn)矩理論，這個(gè)同相位的電磁轉(zhuǎn)矩分量會(huì)起到負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩的作用，抵消了系統(tǒng)原有的正阻尼轉(zhuǎn)矩。當(dāng)負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩逐漸增大并超過(guò)系統(tǒng)原有的正阻尼時(shí)，系統(tǒng)的總阻尼變?yōu)樨?fù)值，這就使得系統(tǒng)在受到擾動(dòng)后的功率振蕩無(wú)法自行平息，反而會(huì)不斷增幅，最終引發(fā)低頻振蕩。在一個(gè)包含多臺(tái)發(fā)電機(jī)的電力系統(tǒng)中，假設(shè)其中一臺(tái)發(fā)電機(jī)配備了快速勵(lì)磁系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一次小的負(fù)荷波動(dòng)擾動(dòng)時(shí)，該發(fā)電機(jī)的端電壓瞬間下降?？焖賱?lì)磁系統(tǒng)迅速響應(yīng)，大幅增加勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁電流的快速變化，發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩迅速增大，且與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差同相位，產(chǎn)生了較強(qiáng)的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。這一負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩使得該發(fā)電機(jī)的振蕩逐漸加劇，并且通過(guò)輸電線路的電氣聯(lián)系，影響到其他發(fā)電機(jī)，引發(fā)了整個(gè)電力系統(tǒng)的低頻振蕩。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，這種由常規(guī)勵(lì)磁控制引發(fā)的低頻振蕩問(wèn)題時(shí)有發(fā)生，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了嚴(yán)重威脅。因此，深入研究常規(guī)勵(lì)磁控制對(duì)低頻振蕩的影響，并尋找有效的改進(jìn)措施，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。4.2.2改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略為了有效抑制低頻振蕩，針對(duì)常規(guī)勵(lì)磁控制可能產(chǎn)生的問(wèn)題，一系列改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略應(yīng)運(yùn)而生。這些改進(jìn)策略旨在增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼特性，提高系統(tǒng)對(duì)低頻振蕩的抑制能力，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）作為一種廣泛應(yīng)用的改進(jìn)勵(lì)磁控制策略，其工作原理是在勵(lì)磁系統(tǒng)中引入附加控制信號(hào)，產(chǎn)生與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速偏差或功率偏差相關(guān)的附加阻尼轉(zhuǎn)矩，以抵消勵(lì)磁系統(tǒng)可能產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩。PSS通常選取發(fā)電機(jī)的軸速度偏差（△ω）、電功率偏差（△P）或機(jī)端電壓頻率偏差（△f）等信號(hào)作為輸入。當(dāng)檢測(cè)到發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時(shí)，PSS根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差信號(hào)，經(jīng)過(guò)一系列的處理和運(yùn)算，產(chǎn)生一個(gè)附加的控制信號(hào)。這個(gè)控制信號(hào)被疊加到勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)中，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，進(jìn)而改變發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，使發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差得到抑制，系統(tǒng)的阻尼得到增強(qiáng)。PSS的傳遞函數(shù)通常包含放大環(huán)節(jié)、相位補(bǔ)償環(huán)節(jié)和濾波環(huán)節(jié)等，通過(guò)合理選擇這些環(huán)節(jié)的參數(shù)，能夠使PSS在特定的頻率范圍內(nèi)提供有效的阻尼轉(zhuǎn)矩，抑制低頻振蕩。自適應(yīng)勵(lì)磁控制策略也是一種重要的改進(jìn)措施。該策略能夠根據(jù)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)變化，自動(dòng)調(diào)整勵(lì)磁控制器的參數(shù)，以適應(yīng)不同的運(yùn)行工況，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。自適應(yīng)勵(lì)磁控制策略通常采用自適應(yīng)算法，如模型參考自適應(yīng)控制（MRAC）、自校正控制等。以模型參考自適應(yīng)控制為例，它通過(guò)建立一個(gè)參考模型來(lái)描述發(fā)電機(jī)在理想狀態(tài)下的運(yùn)行特性，然后將發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)與參考模型進(jìn)行比較，根據(jù)兩者之間的偏差，利用自適應(yīng)算法實(shí)時(shí)調(diào)整勵(lì)磁控制器的參數(shù)，使發(fā)電機(jī)的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)能夠跟蹤參考模型的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻振蕩的有效抑制。在系統(tǒng)負(fù)荷發(fā)生變化或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，自適應(yīng)勵(lì)磁控制能夠及時(shí)感知這些變化，并相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁控制器的參數(shù)，確保系統(tǒng)在不同的運(yùn)行條件下都能保持良好的穩(wěn)定性。模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制方法也被應(yīng)用于勵(lì)磁控制中，以改進(jìn)控制策略。模糊邏輯控制通過(guò)建立模糊規(guī)則庫(kù)，將輸入的系統(tǒng)狀態(tài)信息（如電壓偏差、頻率偏差等）進(jìn)行模糊化處理，然后根據(jù)模糊規(guī)則進(jìn)行推理和決策，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。這種控制方法能夠處理不確定性和非線性問(wèn)題，對(duì)電力系統(tǒng)中復(fù)雜的運(yùn)行情況具有較好的適應(yīng)性。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制則利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)大學(xué)習(xí)能力和非線性映射能力，通過(guò)對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)的學(xué)習(xí)，建立起電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)與勵(lì)磁控制之間的關(guān)系模型，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)勵(lì)磁控制的優(yōu)化。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以自動(dòng)提取數(shù)據(jù)中的特征信息，對(duì)系統(tǒng)的變化做出快速響應(yīng)，有效抑制低頻振蕩。將模糊邏輯控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制相結(jié)合，形成模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制策略，能夠充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步提高勵(lì)磁控制的性能和效果。改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略還包括采用多變量控制技術(shù)。傳統(tǒng)的勵(lì)磁控制通常只考慮發(fā)電機(jī)的電壓或功率等單一變量進(jìn)行控制，而多變量控制技術(shù)則綜合考慮多個(gè)變量，如發(fā)電機(jī)的功角、轉(zhuǎn)速、電壓、功率等，以及系統(tǒng)中的其他相關(guān)變量，如輸電線路的功率、節(jié)點(diǎn)電壓等，通過(guò)協(xié)調(diào)控制這些變量，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的全面優(yōu)化控制。多變量控制技術(shù)能夠更好地考慮電力系統(tǒng)各部分之間的相互影響和耦合關(guān)系，提高系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。采用線性最優(yōu)控制、非線性最優(yōu)控制等多變量控制算法，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算出最優(yōu)的勵(lì)磁控制策略，有效抑制低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4.3其他傳統(tǒng)控制方法4.3.1調(diào)速器控制調(diào)速器控制是通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功出力來(lái)抑制低頻振蕩，其工作原理基于電力系統(tǒng)的功率平衡和轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程。在電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)的有功出力與原動(dòng)機(jī)的輸入功率密切相關(guān)，調(diào)速器則是連接原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵控制設(shè)備。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，調(diào)速器通過(guò)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差，相應(yīng)地調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的出力，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率輸出，以達(dá)到抑制振蕩的目的。調(diào)速器通常采用比例-積分-微分（PID）控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原動(dòng)機(jī)出力的調(diào)節(jié)。在調(diào)速器的控制過(guò)程中，比例環(huán)節(jié)（P）根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差的大小，成比例地調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的出力，以快速響應(yīng)轉(zhuǎn)速的變化；積分環(huán)節(jié)（I）則對(duì)轉(zhuǎn)速偏差進(jìn)行積分，消除系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差，確保發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速能夠穩(wěn)定在設(shè)定值附近；微分環(huán)節(jié)（D）根據(jù)轉(zhuǎn)速偏差的變化率，提前預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)速的變化趨勢(shì)，對(duì)原動(dòng)機(jī)的出力進(jìn)行微調(diào)，提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。通過(guò)合理調(diào)整PID控制器的參數(shù)，可以使調(diào)速器在不同的運(yùn)行工況下都能有效地調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功出力，抑制低頻振蕩。在實(shí)際應(yīng)用中，調(diào)速器控制對(duì)抑制低頻振蕩具有一定的效果。在某電力系統(tǒng)中，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，調(diào)速器檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差后，迅速調(diào)節(jié)原動(dòng)機(jī)的閥門(mén)開(kāi)度，增加或減少原動(dòng)機(jī)的出力，使得發(fā)電機(jī)的有功功率輸出發(fā)生相應(yīng)變化。通過(guò)這種調(diào)節(jié)作用，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差得到抑制，系統(tǒng)的振蕩逐漸平息，最終恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。調(diào)速器控制也存在一些局限性。調(diào)速器的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，尤其是對(duì)于一些大型發(fā)電機(jī)組，由于原動(dòng)機(jī)的慣性較大，調(diào)速器從檢測(cè)到轉(zhuǎn)速偏差到實(shí)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)出力的有效調(diào)節(jié)，需要一定的時(shí)間延遲。在系統(tǒng)受到快速變化的擾動(dòng)或發(fā)生高頻振蕩時(shí)，調(diào)速器可能無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，導(dǎo)致振蕩無(wú)法得到有效抑制。調(diào)速器控制主要通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功出力來(lái)抑制振蕩，而對(duì)系統(tǒng)的無(wú)功功率和電壓穩(wěn)定性的影響相對(duì)較小。在某些情況下，僅依靠調(diào)速器控制可能無(wú)法全面解決電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題，需要與其他控制方法（如勵(lì)磁控制、無(wú)功補(bǔ)償?shù)龋┡浜鲜褂?，才能更好地抑制低頻振蕩，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。4.3.2串聯(lián)補(bǔ)償裝置串聯(lián)補(bǔ)償裝置，如串聯(lián)電容器（SC）和晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC），在電力系統(tǒng)中通過(guò)改變系統(tǒng)的電氣參數(shù)來(lái)影響低頻振蕩，對(duì)提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用。串聯(lián)電容器（SC）的基本原理是在輸電線路中串聯(lián)接入電容器，利用電容器的容抗來(lái)補(bǔ)償輸電線路的部分感抗，從而減小線路的等效電抗，提高輸電線路的傳輸能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在低頻振蕩過(guò)程中，SC能夠改變系統(tǒng)的電氣參數(shù)，影響系統(tǒng)的阻尼特性。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，線路中的電流和電壓會(huì)出現(xiàn)周期性的波動(dòng)。SC的容抗與電流的頻率相關(guān)，在低頻振蕩頻率下，SC的容抗會(huì)對(duì)線路的電氣參數(shù)產(chǎn)生影響，進(jìn)而改變系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩。通過(guò)合理選擇SC的電容值，可以使系統(tǒng)的阻尼得到增強(qiáng)，抑制低頻振蕩的發(fā)展。在一條長(zhǎng)距離輸電線路中，由于線路電抗較大，系統(tǒng)的阻尼特性較差，容易發(fā)生低頻振蕩。當(dāng)在該線路中串聯(lián)接入合適容量的SC后，線路的等效電抗減小，系統(tǒng)的阻尼得到改善。在系統(tǒng)受到擾動(dòng)引發(fā)低頻振蕩時(shí)，SC能夠通過(guò)自身的容抗特性，改變線路中的電流和電壓分布，產(chǎn)生與振蕩相反的阻尼轉(zhuǎn)矩，有效地抑制了低頻振蕩的幅值，使系統(tǒng)能夠更快地恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。晶閘管控制串聯(lián)電容器（TCSC）則是在SC的基礎(chǔ)上，引入了晶閘管控制技術(shù)，使其能夠更加靈活地調(diào)節(jié)線路的電抗。TCSC通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角，可以連續(xù)調(diào)節(jié)串聯(lián)電容器的等效電抗，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)輸電線路電氣參數(shù)的精確控制。在低頻振蕩分析與控制中，TCSC具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。它可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)和振蕩情況，快速調(diào)整自身的等效電抗，以適應(yīng)不同的工況需求。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生低頻振蕩時(shí)，TCSC能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)振蕩的頻率和幅值，通過(guò)控制晶閘管的觸發(fā)角，動(dòng)態(tài)調(diào)整串聯(lián)電容器的等效電抗，產(chǎn)生合適的阻尼轉(zhuǎn)矩，有效地抑制低頻振蕩。與SC相比，TCSC的調(diào)節(jié)速度更快、精度更高，能夠更好地應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的電力系統(tǒng)運(yùn)行情況。在一個(gè)包含多個(gè)區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián)電力系統(tǒng)中，不同區(qū)域之間的聯(lián)絡(luò)線容易發(fā)生低頻振蕩。當(dāng)聯(lián)絡(luò)線上安裝了TCSC后，TCSC可以根據(jù)聯(lián)絡(luò)線的功率波動(dòng)和振蕩情況，迅速調(diào)整自身的等效電抗，改變聯(lián)絡(luò)線的電氣參數(shù)，增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼，抑制區(qū)域間的低頻振蕩。TCSC還可以與其他控制裝置（如PSS、SVC等）配合使用，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。4.4傳統(tǒng)控制方法的綜合比較在控制效果方面，PSS能夠有效抑制本地發(fā)電機(jī)的低頻振蕩，通過(guò)引入附加控制信號(hào)產(chǎn)生正阻尼轉(zhuǎn)矩，抵消勵(lì)磁系統(tǒng)可能產(chǎn)生的負(fù)阻尼轉(zhuǎn)矩，在一定程度上提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但PSS對(duì)區(qū)域間振蕩的抑制效果相對(duì)有限，因?yàn)槠渥饔梅秶饕性诒镜匕l(fā)電機(jī)，難以協(xié)調(diào)不同區(qū)域發(fā)電機(jī)之間的運(yùn)行狀態(tài)。勵(lì)磁控制中，常規(guī)勵(lì)磁控制在某些工況下會(huì)產(chǎn)生負(fù)阻尼，加劇低頻振蕩；而改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略，如采用PSS、自適應(yīng)勵(lì)磁控制等，能夠增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼特性，有效抑制低頻振蕩。調(diào)速器控制通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的有功出力來(lái)抑制低頻振蕩，在系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速偏差做出響應(yīng)，調(diào)整有功功率輸出，對(duì)抑制低頻振蕩有一定作用。但由于調(diào)速器的響應(yīng)速度相對(duì)較慢，對(duì)于快速變化的擾動(dòng)或高頻振蕩，其抑制效果可能不理想。串聯(lián)補(bǔ)償裝置，如SC和TCSC，能夠改變系統(tǒng)的電氣參數(shù)，影響系統(tǒng)的阻尼特性，對(duì)抑制低頻振蕩有積極作用。TCSC由于其能夠靈活調(diào)節(jié)線路電抗，相比SC，在抑制低頻振蕩方面具有更好的動(dòng)態(tài)性能和適應(yīng)性。從適用場(chǎng)景來(lái)看，PSS適用于單機(jī)或局部電網(wǎng)的低頻振蕩抑制，對(duì)于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)的控制效果較好，能夠提高發(fā)電機(jī)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。在一個(gè)地區(qū)電網(wǎng)中，各發(fā)電機(jī)通過(guò)PSS的調(diào)節(jié)，可以有效減少因本地?cái)_動(dòng)引起的低頻振蕩。勵(lì)磁控制則貫穿于電力系統(tǒng)運(yùn)行的全過(guò)程，無(wú)論是單機(jī)系統(tǒng)還是復(fù)雜的互聯(lián)電力系統(tǒng)，都離不開(kāi)勵(lì)磁控制。改進(jìn)的勵(lì)磁控制策略尤其適用于系統(tǒng)參數(shù)變化較大、運(yùn)行工況復(fù)雜的場(chǎng)景，能夠根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)狀態(tài)自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性。調(diào)速器控制主要適用于通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)有功出力來(lái)平衡系統(tǒng)功率、抑制低頻振蕩的場(chǎng)景，在電力系統(tǒng)負(fù)荷變化較大或出現(xiàn)功率不平衡時(shí)，調(diào)速器可以通過(guò)調(diào)整原動(dòng)機(jī)出力，維持系統(tǒng)