吳超，門(mén)錕，涂亮

(1.深圳大學(xué)深圳市城市軌道交通重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省深圳市518060; 2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限公司，廣州市510080)

ITD 和隨機(jī)減量法在互聯(lián)電網(wǎng)振蕩特性分析中的應(yīng)用

吳超1，門(mén)錕2，涂亮2

(1.深圳大學(xué)深圳市城市軌道交通重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省深圳市518060; 2.南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限公司，廣州市510080)

弱阻尼低頻振蕩特性是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。提出采用Ibrahim時(shí)域法(Ibrahim time domain，ITD)和隨機(jī)減量法相結(jié)合的方法處理廣域測(cè)量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)振蕩特性的系統(tǒng)化分析。在介紹方法基本原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)不同類(lèi)型南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)功率譜特征比較，建立類(lèi)噪聲信號(hào)基本概念，進(jìn)而以36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真信號(hào)和南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)為例，應(yīng)用上述方法提取典型信號(hào)中所包含的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特征信息，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)低頻振蕩特征參數(shù)識(shí)別，為基于廣域測(cè)量信號(hào)，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握互聯(lián)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

振蕩特性;廣域測(cè)量信號(hào);ITD法;隨機(jī)減量法;類(lèi)噪聲信號(hào)

0 引言

電網(wǎng)互聯(lián)是當(dāng)今世界電力工業(yè)發(fā)展的總趨勢(shì)。全國(guó)電網(wǎng)互聯(lián)格局的形成，使聯(lián)網(wǎng)送電、水火電互補(bǔ)、水電跨流域補(bǔ)償以及電能跨區(qū)域調(diào)劑等成為可能，實(shí)現(xiàn)了更大范圍內(nèi)的資源優(yōu)化配置，成為滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的電力發(fā)展需求的重要措施。但是，隨著電網(wǎng)互聯(lián)程度的不斷提高，電網(wǎng)規(guī)模日益龐大，運(yùn)行方式愈加復(fù)雜，大大增加了電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的難度［1-4］。如1996年8月10日美國(guó)WSCC電網(wǎng)發(fā)生的大停電事故，損失負(fù)荷高達(dá)30 390 MW［5］。因此，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握互聯(lián)電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，其重要性愈加明顯。

廣域測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)為大規(guī)?；ヂ?lián)電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)、分析和控制提供了有利條件，可實(shí)現(xiàn)在同一參考時(shí)間框架下對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各地點(diǎn)的實(shí)時(shí)穩(wěn)態(tài)、動(dòng)態(tài)信息的準(zhǔn)確捕捉。觀察發(fā)現(xiàn)，廣域測(cè)量系統(tǒng)實(shí)測(cè)信號(hào)一般可分為明顯擾動(dòng)時(shí)響應(yīng)和無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)響應(yīng)兩大類(lèi)。前者多由系統(tǒng)內(nèi)某種短時(shí)明顯擾動(dòng)引起，發(fā)生概率相對(duì)較小;后者則是由系統(tǒng)日常正常運(yùn)行過(guò)程中持續(xù)存在的負(fù)荷變化等隨機(jī)性質(zhì)小幅擾動(dòng)所引起，相對(duì)易于采集。

近年來(lái)，利用廣域測(cè)量信息資源提取電網(wǎng)振蕩特性引起了相關(guān)學(xué)者極大的興趣。文獻(xiàn)［6-8］以明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)為分析對(duì)象，分別采用Prony方法、Steiglitz-McBride方法和特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法(eigensystem realization algorithm，ERA)等實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)低頻振蕩模式參數(shù)辨識(shí)。文獻(xiàn)［9-12］則基于無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)，使用時(shí)間序列模型法、隨機(jī)子空間法和Hilbert-Huang變換法等成功提取電網(wǎng)振蕩特征信息。

縱觀現(xiàn)有辨識(shí)方法，雖然各有特色和優(yōu)勢(shì)，但也都存在一定的不足，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)采用多種方法相互補(bǔ)充和校驗(yàn)，以確保分析的準(zhǔn)確性。同時(shí)，現(xiàn)有工作很少涉及不同類(lèi)型信號(hào)特性比較，對(duì)電網(wǎng)無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)的基本概念也尚無(wú)明確闡述，而這些都將直接影響工程技術(shù)人員能否合理利用不同類(lèi)型的廣域測(cè)量信號(hào)，全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握互聯(lián)電網(wǎng)的振蕩特性。

本文提出一種ITD法和隨機(jī)減量法相結(jié)合的振蕩特性分析方法，應(yīng)用于處理明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)、無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)這2種典型的廣域測(cè)量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)振蕩特性的系統(tǒng)化研究。同時(shí)，以中國(guó)南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)為例，對(duì)比不同類(lèi)型信號(hào)的功率譜特征，建立類(lèi)噪聲信號(hào)基本概念，比較分析不同類(lèi)型信號(hào)所包含的系統(tǒng)振蕩特征信息，為有效利用廣域測(cè)量信號(hào)，及時(shí)準(zhǔn)確掌握互聯(lián)電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性奠定基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)振蕩特性辨識(shí)方法

1.1 ITD法

ITD法［13-15］以線(xiàn)性系統(tǒng)的自由振動(dòng)響應(yīng)可表示為其各階模態(tài)的組合理論為基礎(chǔ)。具體來(lái)說(shuō)，若系統(tǒng)中有L個(gè)測(cè)點(diǎn)，第j個(gè)測(cè)點(diǎn)在tk時(shí)刻的自由振動(dòng)響應(yīng)xj(tk)可表示為

式中:λr表示系統(tǒng)第r個(gè)特征值;φjr表示λr對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)特征向量中第j個(gè)分量;N=2n;j=1，2，…，L。

對(duì)L個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行M次等間隔采樣，采樣時(shí)間間隔為T(mén)，組成第1個(gè)自由采樣數(shù)據(jù)矩陣X，有:

求解式(14)，計(jì)算得到矩陣A的特征值ρr，進(jìn)而根據(jù)式(15)估計(jì)電力系統(tǒng)低頻振蕩模式頻率fi和阻尼比ξi參數(shù)，假設(shè)ρr=αr+jβr。

與現(xiàn)階段常用于處理自由響應(yīng)信號(hào)的Prony法［6-7］相比較，ITD法運(yùn)算復(fù)雜度明顯降低。這是因?yàn)椋琁TD法基于響應(yīng)與特征值之間的關(guān)系，建立特征矩陣的數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)特征值求解，每次運(yùn)算只包含一次高階矩陣QR分解;而Prony法則是以z變換因子的復(fù)頻率構(gòu)造多項(xiàng)式，使其零點(diǎn)與z變換因子取值相等，并通過(guò)計(jì)算高階方程組最小二乘解得到多項(xiàng)式系數(shù)，最后求解高次代數(shù)方程得到特征值，復(fù)雜度明顯高于前者。由此可知，ITD法計(jì)算效率更為理想，更有利于實(shí)現(xiàn)互聯(lián)電網(wǎng)振蕩特性的在線(xiàn)實(shí)時(shí)分析。

1.2 隨機(jī)減量法

如前所述，廣域測(cè)量系統(tǒng)實(shí)測(cè)信號(hào)一般可分為明顯擾動(dòng)時(shí)響應(yīng)和無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)響應(yīng)二大類(lèi)。后者由電力系統(tǒng)中持續(xù)存在的隨機(jī)性質(zhì)的小幅波動(dòng)引起，屬于隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)范疇。而ITD法主要適用于線(xiàn)性系統(tǒng)的自由響應(yīng)［14］，直接應(yīng)用于隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)難以達(dá)到理想的辨識(shí)效果。因此，本文引入隨機(jī)減量法與ITD法結(jié)合使用，從不同類(lèi)型廣域測(cè)量信號(hào)中提取互聯(lián)電網(wǎng)振蕩特性。隨機(jī)減量法是一種從結(jié)構(gòu)的隨機(jī)響應(yīng)信號(hào)中提取該結(jié)構(gòu)自由衰減信號(hào)的處理方法，由Cole［16］在20世紀(jì)70年代提出，成功地用于識(shí)別空間飛行器模型結(jié)構(gòu)的振動(dòng)模態(tài)參數(shù)?；舅枷胧?對(duì)零平均過(guò)程激勵(lì)下的響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行多次采樣，每個(gè)樣本具有一個(gè)共同的初始條件，通過(guò)整體平均大量樣本，使響應(yīng)中的強(qiáng)迫振動(dòng)分量減少為零，從而得到具有共同初始條件的自由響應(yīng)信號(hào)，如式(16)所示。

式中:Tx(ti)表示作用于隨機(jī)信號(hào)x(t)的觸發(fā)條件;N表示滿(mǎn)足觸發(fā)條件信號(hào)點(diǎn)的個(gè)數(shù)。

作為重要因素之一的觸發(fā)條件，其選取將直接影響隨機(jī)減量法的使用效果。只有觸發(fā)條件選擇適當(dāng)，才能確保獲得足夠的有效樣本數(shù)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)隨機(jī)響應(yīng)中自由信號(hào)的準(zhǔn)確提取。Asmussen等［17］在應(yīng)用觸發(fā)條件問(wèn)題上開(kāi)展了大量工作，本文采用實(shí)際工程應(yīng)用最為廣泛的水平穿越觸發(fā)條件實(shí)現(xiàn)樣本獲取，因此式(16)改寫(xiě)為

為了保證有足夠的觸發(fā)概率并使隨機(jī)減量信號(hào)方差盡可能小，通過(guò)多次試驗(yàn)確定最佳參數(shù)取值a=2σx，σx表示采樣信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差，一般取a=(1～2)σx。此外，為了準(zhǔn)確提取系統(tǒng)振蕩模式參數(shù)，各樣本長(zhǎng)度設(shè)置不低于一個(gè)最小模態(tài)周期。同時(shí)，為了保證各子樣本函數(shù)的獨(dú)立性，取樣時(shí)應(yīng)使各樣本之間具有一定的時(shí)間間隔。

2 廣域測(cè)量類(lèi)噪聲信號(hào)基本概念

以中國(guó)南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)為例，采集2009年6月14日南方電網(wǎng)羅百1號(hào)聯(lián)絡(luò)線(xiàn)有功功率信號(hào)作為分析對(duì)象，截取2個(gè)典型時(shí)間窗信號(hào)進(jìn)行分析，分別對(duì)應(yīng)系統(tǒng)無(wú)明顯擾動(dòng)、有明顯擾動(dòng)2種情況。采用非參數(shù)化信號(hào)譜分析思路［18-19］處理2種典型信號(hào)，同時(shí)列出白噪聲信號(hào)分析結(jié)果，如圖1～3所示。

觀察譜分析結(jié)果發(fā)現(xiàn):無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)能量主要分布在［0.1 Hz，1.0 Hz］頻段，存在多個(gè)能量大小接近的頻率點(diǎn)，其中0.5 Hz頻率處能量略明顯;有明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)能量主要分布在［0.1 Hz，1 Hz］頻段，并基本集中在0.5 Hz頻率附近;白噪聲信號(hào)能量基本平均分布在［0 Hz，5 Hz］整個(gè)頻段內(nèi)。

定性比較上述3種典型信號(hào)功率譜特征，得出:

(1)無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)和明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng):二者能量均分布在某有限頻段內(nèi)，包含若干振蕩模式;前者中各模式能量大小接近，某些模式略微明顯，后者能量則明顯集中于某模式;2種信號(hào)所反映的系統(tǒng)主導(dǎo)振蕩特征基本一致。

(2)無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)和白噪聲信號(hào):前者能量分布范圍有限，集中在某頻段內(nèi);后者能量基本均勻分布于整個(gè)頻段。

大量研究已證明:這種類(lèi)噪聲信號(hào)包含了豐富的電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性信息，可以準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行特性［9-12］。因此，將無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)稱(chēng)為“類(lèi)噪聲信號(hào)”。具體來(lái)說(shuō)，假設(shè)某一平穩(wěn)信號(hào){xk}，k=1，2，…，N，在關(guān)心的低頻頻段，若式(18)、(19)成立，則稱(chēng)其為類(lèi)噪聲信號(hào)。

3 仿真分析

以圖4所示36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)為例，仿真檢驗(yàn)ITD和隨機(jī)減量法結(jié)合應(yīng)用于基于廣域測(cè)量信號(hào)的電力系統(tǒng)振蕩特性分析的準(zhǔn)確性。

通過(guò)特征值分析可知，36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)存在2個(gè)低頻振蕩主導(dǎo)模式，如表1所示。

模擬實(shí)際電力系統(tǒng)運(yùn)行情況，采集母線(xiàn)9與22聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、母線(xiàn)19與21聯(lián)絡(luò)線(xiàn)、母線(xiàn)31與33聯(lián)絡(luò)線(xiàn)有功功率信號(hào)作為分析對(duì)象。

3.1 明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)

在36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的母線(xiàn)19處設(shè)置單相接地短路故障，持續(xù)時(shí)間為0.1 s，圖5所示為母線(xiàn)19與21聯(lián)絡(luò)線(xiàn)有功功率信號(hào)。

為了提高分析的準(zhǔn)確性，采用平均滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗思路，數(shù)據(jù)窗時(shí)長(zhǎng)為8 s，數(shù)據(jù)窗間隔為4 s。顯然，該信號(hào)為自由響應(yīng)信號(hào)，可直接采用ITD法進(jìn)行處理。通過(guò)平均多次初步分析結(jié)果，計(jì)算系統(tǒng)振蕩模式參數(shù)，同時(shí)列出辨識(shí)結(jié)果和特征值分析結(jié)果之間的相對(duì)誤差，如表2所示。從表2可看出:2個(gè)模式的頻率和阻尼比參數(shù)識(shí)別均基本準(zhǔn)確，誤差控制在1%和10%以?xún)?nèi)，其中對(duì)模式頻率參數(shù)的辨識(shí)效果更佳。

3.2 類(lèi)噪聲信號(hào)

模擬實(shí)際電力系統(tǒng)中的小幅度隨機(jī)擾動(dòng)，在36節(jié)點(diǎn)仿真系統(tǒng)負(fù)荷處注入隨機(jī)小擾動(dòng)功率信號(hào)，該信號(hào)由高斯白噪聲通過(guò)低通濾波器獲得。圖6所示為母線(xiàn)19與21聯(lián)絡(luò)線(xiàn)有功功率類(lèi)噪聲信號(hào)。

對(duì)類(lèi)噪聲信號(hào)進(jìn)行去趨勢(shì)、歸一化預(yù)處理，采用水平穿越觸發(fā)條件(參數(shù)a設(shè)為1.2σx)，基于隨機(jī)減量法提取自由響應(yīng)信號(hào)，利用ITD法估計(jì)系統(tǒng)振蕩模式參數(shù)。采用平均滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗思路，滑動(dòng)數(shù)據(jù)窗時(shí)長(zhǎng)為8 s，數(shù)據(jù)窗間隔為4 s，如表3所示。

從表3可看出，辨識(shí)得到的振蕩模式頻率和阻尼比參數(shù)誤差約為1.5%和15%，其中對(duì)頻率的估計(jì)效果更佳。

比較表2和表3所示這2種典型信號(hào)的辨識(shí)情況發(fā)現(xiàn):二者均能基本準(zhǔn)確地估計(jì)得到系統(tǒng)低頻振蕩特性信息，準(zhǔn)確度均滿(mǎn)足工程實(shí)際應(yīng)用要求，即明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)和類(lèi)噪聲信號(hào)均包含了豐富的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性信息。同時(shí)，較之類(lèi)噪聲信號(hào)，明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)對(duì)應(yīng)辨識(shí)結(jié)果準(zhǔn)確性更為理想，所包含的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性信息更為豐富。

4 南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)分析

以中國(guó)南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)為例，進(jìn)一步檢驗(yàn)本文所述方法的準(zhǔn)確性。

2008年7月20日，在南方電網(wǎng)天廣直流處實(shí)施單機(jī)閉鎖，采集梧羅線(xiàn)有明顯擾動(dòng)時(shí)有功功率響應(yīng)信號(hào)、無(wú)明顯擾動(dòng)時(shí)有功功率類(lèi)噪聲信號(hào)作為分析對(duì)象，如圖7所示。結(jié)合應(yīng)用ITD和隨機(jī)減量法對(duì)上述信號(hào)進(jìn)行處理，南方電網(wǎng)低頻振蕩主導(dǎo)模式辨識(shí)結(jié)果如表4所示。

從表4可看出，分別以明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)和類(lèi)噪聲信號(hào)為分析對(duì)象，估計(jì)得到的系統(tǒng)低頻振蕩模式參數(shù)基本一致，從這2種典型信號(hào)中均能基本準(zhǔn)確地提取系統(tǒng)振蕩特性信息。

綜上所述，明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)和類(lèi)噪聲信號(hào)中均蘊(yùn)含著豐富的電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性信息。其中，明顯擾動(dòng)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的激發(fā)更為充分，基于此時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)可以更準(zhǔn)確地識(shí)別系統(tǒng)振蕩特征參數(shù)，有效實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)振蕩事件告警。但是，考慮到實(shí)際電網(wǎng)中明顯擾動(dòng)發(fā)生概率相對(duì)較小，僅依賴(lài)該類(lèi)型響應(yīng)信號(hào)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行特性的及時(shí)掌握。另一方面，實(shí)際電網(wǎng)中類(lèi)噪聲信號(hào)幾乎時(shí)刻存在，基于這種類(lèi)型信號(hào)的系統(tǒng)特性研究在系統(tǒng)正常運(yùn)行過(guò)程中可隨時(shí)進(jìn)行，及時(shí)跟蹤電網(wǎng)變化情況，實(shí)現(xiàn)振蕩事件預(yù)警，有助于電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行部門(mén)加強(qiáng)對(duì)振蕩的防范意識(shí)，準(zhǔn)確評(píng)估系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。因此，電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，可結(jié)合當(dāng)前實(shí)際情況，合理利用明顯擾動(dòng)時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)信號(hào)和類(lèi)噪聲信號(hào)這2種典型的廣域測(cè)量信號(hào)，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)互聯(lián)電網(wǎng)振蕩特性的全面、及時(shí)、準(zhǔn)確分析和掌握。

5 結(jié)論

本文提出將ITD和隨機(jī)減量法結(jié)合用于基于廣域測(cè)量信號(hào)的電力系統(tǒng)振蕩特性分析。通過(guò)對(duì)南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)信號(hào)功率譜特征比較，建立類(lèi)噪聲信號(hào)基本概念，將上述方法應(yīng)用于處理36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)仿真數(shù)據(jù)和南方電網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，基于不同類(lèi)型信號(hào)成功提取系統(tǒng)振蕩特征信息，并滿(mǎn)足工程應(yīng)用的準(zhǔn)確度要求，有效檢驗(yàn)了所述方法在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用的可行性，從而為合理利用不同類(lèi)型廣域測(cè)量信號(hào)，協(xié)助電網(wǎng)調(diào)度人員全面、及時(shí)、準(zhǔn)確地掌握互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性，采取有效措施改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性水平奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

［1］韓英鐸，王仲鴻，陳淮金.電力系統(tǒng)最優(yōu)分散協(xié)調(diào)控制［M］.北京:清華大學(xué)出版社，1996.

［2］徐征雄，姚國(guó)燦，郭劍波.“十五”末我國(guó)電網(wǎng)發(fā)展的展望［J］.國(guó)際電力，2001(3):7-10.

［3］國(guó)家電力調(diào)度通信中心.國(guó)家電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)“十一五”規(guī)劃［R］.北京:國(guó)家電力調(diào)度通信中心，2005.

［4］中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心.中國(guó)南方電網(wǎng)2008年運(yùn)行方式［R］.廣州:中國(guó)南方電網(wǎng)電力調(diào)度通信中心，2007.

［5］Kosterev D N，Taylor C W，Mittelstadt W A.Model validation for the August 10，1996 system outage［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1999，14(3):967-979.

［6］Hauer J F，Demeure C J，Scharf L L.Initial results in prony analysis of power response signals［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1990，5(1):80-89.

［7］Hauer J F.Application of prony analysis to the determination of modal content and equivalent models for measured power system response［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1991，6(3): 1062-1068.

［8］Sanchez-Gasca J J，Chow J H.Performance comparison of three identificationmethodsfortheanalysisofelectromechanical oscillations［J］.IEEE Transactions on Power Systems，1999，14 (3):995-1001.

［9］Pierre J W，Trudnowski D J，Donnelly M K.Initial results in electromechanical mode identification from ambient data［J］.IEEE Transactions on Power Systems，2001，12(3):1245-1251.

［10］吳超，陸超，韓英鐸.計(jì)及模型定階的電力系統(tǒng)低頻振蕩模式噪聲信號(hào)辨識(shí)［J］.電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2009，33(21):1-5.

［11］Zhou N，Pierre J W，Wies R W.Estimation of low-frequency electromechanicalmodesofpowersystemsfromambient measurements using a subspace method［C］//Proceedings of 35th North American Power Symposium(NAPS 2003)，Rolla，MO，2003:599-604.

［12］Dina S L，Arturo R M，Bikash C P.A refined Hilbert-Huang transform with applications to interarea oscillation monitoring［J］. IEEE Transaction on Power Systems，2008，23(3):1408-1415.

［13］Ibrahim S R，Mikulcik E C.A method for the direct identification of vibration parameters from the free response［J］.The Shock and Vibration Bulletin，1977，47(4):183-198.

［14］楊叔子，吳雅，軒建平，等.時(shí)間序列分析的工程應(yīng)用［M］.武漢:華中科技大學(xué)出版社，2007.

［15］王濟(jì)，胡曉.MATLAB在振動(dòng)信號(hào)處理中的應(yīng)用［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2006.

［16］Cole H A.Online failure detect ion and damping measurements of aerospace structures by random decrement signature［R］.Houston，texas，USA:NASA，1973.

［17］Asmussen J C，Ibrahim S R，Brincker R.Application of the vector triggering random decrement technique［C］//Proceedings of the 15th International Modal Analysis Conference，Orlando，F(xiàn)lorida，USA，1997，1165-1171.

［18］Kay S M.現(xiàn)代譜估計(jì)［M］.北京:科學(xué)出版社，1994.

［19］潘士先.譜估計(jì)和自適應(yīng)濾波［M］.北京:北京航空航天大學(xué)出版社，1991.

(編輯:張媛媛)

Application of ITD and Random Decrement Method in Oscillation Characteristics Analysis of Interconnected Power Grid

WU Chao1，MEN Kun2，TU Liang2
(1.Shenzhen Key Laboratory of Urban Rail Transit，Shenzhen University，Shenzhen 518060，Guangdong Province，China; 2.Electric Power Research Institute of CSG，Guangzhou 510080，China)

Timely and accurate information of weakly-damped low-frequency oscillation characteristics is important to the stable operation of system.Ibrahim Time Domain(ITD)and random decrement method were proposed to processing wide area measurement signal and systematically study the oscillation characteristics of power system.Based on the basic principle introduction of this method，the power spectral properties of different types of signals measured in China Southern Power Grid(CSG)were compared，and the definition of ambient signal was presented.Then this approach was applied to the simulation data from the 36-node system and the measured data in CSG，in order to grasp the dynamic characteristics of the interconnected power grid from typical signals，realize the characteristic parameters identification of low-frequency oscillation in power system，which could lay a solid foundation for the timely and accurate grasp of the dynamic characteristics of interconnected power system based on wide area measurement signal.

oscillation characteristics;wide area measurement signal;ITD method;random decrement method;ambient signal

TM 743

A

1000－7229(2014)01－0008－06

10.3969/j.issn.1000－7229.2014.01.002［HT］

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51207093);廣東省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(S2011040000995);廣東高校優(yōu)秀青年創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃資助項(xiàng)目(LYM11108);深圳市科技計(jì)劃資助項(xiàng)目(JC201105130407A)。

2013-07-26

2013-09-02

吳超(1982)，女，博士，講師，主要研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析與控制、廣域測(cè)量系統(tǒng)及其應(yīng)用，E-mail:wuchao@szu.edu.cn;

門(mén)錕(1975)，男，碩士，高級(jí)工程師，技術(shù)專(zhuān)家，從事電力系統(tǒng)計(jì)算分析和運(yùn)行控制技術(shù)研究;

涂亮(1982)，男，碩士，工程師，從事電網(wǎng)安全穩(wěn)定分析與控制工作。