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近年来,随着电力系统规模的扩大、互联程度的提高和快速励磁系统的大量使用,低频振荡问题益发突出,对电网的正常运行造成危害。因此,快速准确地辨识低频振荡模式并定位振荡源对于电网的安全稳定运行有着极为重要的现实意义。传统的低频振荡分析依赖系统的详细模型,而对于实际电力系统而言,系统的运行状态多变,基于模型的分析方法可能无法准确地反映系统真实的运行状态。因此,本文着重研究了基于广域量测数据的电力系统低频振荡模式辨识方法和振荡源定位方法。本文首先将结构学中用于分析机械结构振动特性的PRCE(Poly-Reference Complex Exponential)法引入电力系统,基于扰动后的自由振荡信号进行低频振荡分析。算法复杂度的分析结果表明PRCE法在计算速度上比SSI方法更快。同时,该方法可基于多组量测信号进行辨识,因此可以辨识振荡模态,为低频振荡分析提供了更多可参考的参数。16机仿真算例的辨识结果表明,PRCE法能够有效地在自由振荡信号中辨识低频振荡模式;与TLS-ESPRIT方法的对比表明,PRCE法在含有噪声时表现更好。同时,PRCE法可以基于多通道信号,可以辨识振荡模态。与SSI方法的结果对比表明,PRCE方法和SSI方法的辨识精度相当,但是PRCE方法的辨识效率更高。基于PMU实测数据的辨识结果结果表明PRCE法能运用于实际大电网的低频振荡模式辨识。其次,PRCE方法的输入信号必须为自由振荡信号,而自由振荡信号通常只能在系统发生扰动后获得。大部分情况下,系统中仅存在随机响应信号。为了在更广阔的时间范围内辨识系统的低频振荡模式,本文将随机减量法(RDT)和自然激励技术(NEx T)与PRCE方法结合,实现了在系统正常运行状态下,基于随机响应信号的低频振荡模式辨识。16机系统的仿真数据分析结果表明,与已有的NExT-TLS-ESPRIT的相比,本文所提的方法在含有噪声时表现更好。基于实测数据的辨识结果表明,RDT-PRCE、NEx T-PRCE方法均能辨识该电网中长期存在的约0.35Hz的振荡模式。最后,提出了一种适用于多机系统的振荡源定位的方法,该方法仅需利用量测信息即可评估发电机提供的阻尼。推导了多机系统中各发电机的电磁转矩表达式,发现在每个振荡模式中,电磁转矩可以分解为阻尼转矩和同步转矩。并在此基础上提出了基于解耦模式的振荡源定位方案。4机2区算例和16机系统算例表明,本方案适用于多机系统,相比于已有方法,本文所提方案的定位结果更准确。