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目前,远距离大容量输电和电网跨区互联使系统稳定问题日渐复杂。小干扰稳定中的低频振荡问题对电力系统稳定的影响也越来越大。大量研究表明,电力系统稳定器(PSS)作为现代励磁系统中最常用的附加励磁控制器,合理整定其参数能有效抑制低频振荡。本论文重点分为两部分:将全局敏感性分析计算方法引入到PSS参数整定中;基于敏感性分析结果,对PSS参数进行优化设计。首先分析了PSS补偿相位的原理,验证了Prony方法分析低频振荡信号的优越性,搭建包含励磁电压调节器(AVR)和PSS的单机无穷大模型。选择无穷大系统中角速度、功角、有功功率的ITAE作为性能指标,采用Latin超立方采样,使用基于方差的蒙特卡洛法计算Sobol全局敏感性,在PSS多参数同时变动的情况下,计算各变量对输出方差的贡献,找出低频振荡下PSS中的敏感参数及设计区间。使用机组仿真初步验证敏感性分析结果。分析了整个低频振荡频域内(0.1~2.5Hz),振荡频率与PSS参数对机组ITAE值的交互影响。针对经典遗传算法难以突破局部最优的不足,提出了采用自适应概率的交叉算子、针对不同适应度加以不同变异概率的变异算子的改进遗传算法。在单机无穷大系统中模拟低频振荡、机械功率小扰动、三相短路工况,使用改进遗传算法对PSS参数进行优化,使用机组模型动态仿真和Prony分析对无穷大系统振荡特性进行分析。仿真结果表明,对PSS参数进行Sobol敏感性分析获得敏感参数及设计范围后,使用改进遗传算法优化PSS,能较好地抑制低频振荡。最后在整个低频振荡频域内仿真并提取不同频率下的机组振荡幅值,给出PSS设计的动力学解释。