随着我国电力工业的不断发展,西电东输、南北互供战略的实施,我国大区电网之间的互联已经进入规划和实施阶段。随着系统规模的扩大,互联以及大型机组快速励磁系统的采用,电力系统的低频振荡问题也随之凸显,特别是通过交流输电线互联的系统,由于送电距离长,而联络线又相对较弱,很容易由此引发低频振荡,如果没有足够的阻尼,低频振荡发生后将长时间不能平息,以至于引起并联运行系统失步甚至解列。近年来,低频振荡在广东电网中时有发生。为对低频振荡实施有效的控制,一是需要快速检测出电网是否发生低频振荡;二是在电网发生低频振荡的情况下,需要快速辨识出低频振荡的特征参数以及最先发生功率振荡的时刻、相应的设备或线路,以便锁定振荡源。目前应对低频振荡问题的技术和方法还不能够满足实际电网运行要求,有必要进一步开展相关研究。论文围绕复杂大电网低频振荡在线辨识方法、可视化监测方法、扰动源定位方法、控制方法及工程应用等方面进行了系统研究,取得的主要成果如下:(1)提出了基于快速幂法子空间跟踪的低频振荡在线辨识方法。采用基于PMU信号的归一化峰度和滑动窗技术来实时检测电网是否发生扰动,在有扰动的情况下应用快速幂法子空间跟踪算法对低频振荡进行在线辨识,利用归一化峰度来判定最先发生功率振荡的时间点,将此时间点与相应时间区间内的遥信变位信息相比较,以便锁定低频振荡的扰动源。仿真测试以及实例分析的结果表明,这种基于扰动时间相关性分析的扰动源定位方法具有原理简单、计算快速、辨识可靠等优点。(2)提出了基于不完全S变换的低频振荡可视化监测方法。引入不完全S变换方法处理PMU数据并绘制二维时频图,供调度人员参考。实例结果表明,该方法能够有效识别低频振荡的振荡模式个数及各模式对应的频率和起振时间,对电网调度人员进行低频振荡的实时监测大有帮助。并将基于GPU的并行优化算法应用于S变换中的FFT及其逆变换的运算,大大提高了计算效率。(3)提出了基于发电机组分群辨识的低频振荡扰动源定位及调度控制方法。该方法通过提取电网PMU实测有功功率数据的幅值和频率信息辨识振荡机组,然后利用相应转子角速度间的相关系数将振荡机组分群,从而分离出振荡源机组,便于调度人员对振荡源及其附近厂站采取直接控制措施,快速平息低频振荡。(4)提出了基于超速保护控制的汽门快关控制技术控制低频振荡的新方法。当电力系统发生低频振荡时,将多机系统映射或变换为等值单机系统,再以此为基础,采用基于超速保护控制的汽门快关控制技术来实现对低频振荡的控制。(5)以上述研究成果为基础,研发了低频振荡在线监测软件,并已投入工程应用,多个实际案例验证了本文所提方法的正确性和有效性。