隨著電力系統(tǒng)互聯(lián)規(guī)模的不斷深入，我國電力系統(tǒng)已進(jìn)入了大電網(wǎng)、大機(jī)組、特高壓、超遠(yuǎn)距離輸電的新時(shí)代，同時(shí)，新設(shè)備的大量投入特別是FACTS裝置，使得電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性變得更為復(fù)雜，其中，低頻振蕩事件的發(fā)生使得人們對低頻振蕩問題更加關(guān)注。低頻振蕩實(shí)質(zhì)就是電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線并列運(yùn)行時(shí)，在小的擾動(dòng)下會發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對擺動(dòng)，極大地限制了電力系統(tǒng)輸電線路的傳輸容量，若發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對擺動(dòng)逐漸增大而不能平息，則系統(tǒng)的穩(wěn)定性就會遭到破壞，嚴(yán)重時(shí)會引起連鎖事故發(fā)生，造成大面積的停電，產(chǎn)生巨大的損失。因此，充分認(rèn)識低頻振蕩產(chǎn)生機(jī)理，科學(xué)合理制定控制策略，才能有效地抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的發(fā)生。

本書針對電力系統(tǒng)低頻振蕩對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行存在威脅這一問題出發(fā)，研究了低頻振蕩分析方法和抑制策略，分析方法主要是基于響應(yīng)側(cè)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行在線辨識低頻振蕩模態(tài)，有效地避免了電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型維數(shù)災(zāi)等問題，并能夠精確辨識，取得了不錯(cuò)的成果；抑制策略主要從PSS和勵(lì)磁控制系統(tǒng)出發(fā)展開研究，并結(jié)合粒子群算法和遺傳算法等智能算法完成了抑制低頻振蕩的控制策略，獲得了滿意的抑制效果。

本書的主要內(nèi)容概括如下:

1.首先在緒論中論述了電力系統(tǒng)低頻振蕩方法與控制的選題意義、研究內(nèi)容，進(jìn)一步簡述了電力系統(tǒng)低頻振蕩方法與控制的研究現(xiàn)狀。

2.研究了基于Prony方法的電力系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)辨識。Prony方法是一種自適應(yīng)的信號處理方法，可以辨識出低頻振蕩模態(tài)的參數(shù)，包括振蕩幅值、振蕩頻率、衰減因子以及初相位，從而可以分析電力系統(tǒng)的阻尼特性，為低頻振蕩抑制策略提供依據(jù)。在傳統(tǒng)Prony方法的基礎(chǔ)上，通過奇異值分解方法并結(jié)合總體最小二乘法形成了改進(jìn)的Prony方法，該方法既能提高辨識精度和抗噪性能，又能提高辨識速度、縮短計(jì)算時(shí)間，適合在線分析低頻振蕩模態(tài)，改進(jìn)的Prony方法在實(shí)際電力系統(tǒng)中應(yīng)用研究表明，該方法能夠在線辨識出系統(tǒng)的主導(dǎo)振蕩模態(tài)，為抑制低頻振蕩提供依據(jù)。

3.研究了基于HHT方法的電力系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)辨識。首先分析HHT方法的基本原理和算法流程，并指出了傳統(tǒng)的HHT算法在分析電力系統(tǒng)低頻振蕩時(shí)，分析結(jié)果受端點(diǎn)效應(yīng)和模態(tài)混疊問題影響嚴(yán)重，然后針對該問題提出了基于極值點(diǎn)密度信號分段時(shí)間窗技術(shù)的改進(jìn)HHT方法，該方法是根據(jù)信號的頻段特征以及EMD分解時(shí)起始點(diǎn)的極值點(diǎn)問題而提出的，既能夠消除模態(tài)混疊現(xiàn)象和端點(diǎn)效應(yīng)問題，又能將能量較小的模態(tài)辨識出來，最后，通過對分段疊加信號和兩區(qū)四機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線功率振蕩信號進(jìn)行分析驗(yàn)證改進(jìn)方法在提取模態(tài)參數(shù)的有效性和準(zhǔn)確性，結(jié)果表明，和傳統(tǒng)的HHT算法相比，運(yùn)算速度更快，實(shí)時(shí)性更好。同時(shí)，提出了總體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(EEMD)方法，該方法利用了高斯白噪聲具有頻率均勻分布的統(tǒng)計(jì)特性，當(dāng)信號加入白噪聲后，將使信號在不同尺度上具有連續(xù)性，以減小模態(tài)混疊的程度，兩區(qū)域四機(jī)系統(tǒng)的仿真算例證實(shí)了該方法的有效性。

4.研究了基于PSS的電力系統(tǒng)低頻振蕩抑制策略。針對低頻振蕩是限制大規(guī)?；ヂ?lián)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線路傳輸功率的瓶頸之一這一問題，提出了利用PSS抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的策略與控制方案， PSS作為附加勵(lì)磁控制進(jìn)行相位補(bǔ)償控制，能夠?yàn)橄到y(tǒng)提供阻尼，抑制低頻振蕩。接下來分析了PSS的配置情況以及PSS參數(shù)對抑制低頻振蕩的影響，結(jié)合廣域同步測量系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)，構(gòu)建了PSS的廣域阻尼阻尼控制器，通過模糊自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，實(shí)時(shí)在線優(yōu)化PSS參數(shù)，保證電力系統(tǒng)始終有充足的阻尼。利用PSS和TCSC聯(lián)合抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩，針對PSS和TC-SC間的協(xié)調(diào)控制問題，采用改進(jìn)的遺傳算法能夠?qū)崿F(xiàn)PSS和TC-SC的分散魯棒協(xié)調(diào)控制，利用特征值靈敏度指導(dǎo)控制器參數(shù)變異，并專門設(shè)計(jì)了罰函數(shù)，對PSS和TCSC的參數(shù)進(jìn)行協(xié)調(diào)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)多阻尼控制器共同抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩。

5.研究了基于勵(lì)磁控制的電力系統(tǒng)低頻振蕩抑制策略。結(jié)合反演方法和變結(jié)構(gòu)滑模理論提出了自適應(yīng)阻尼控制器，通過構(gòu)造虛擬控制信號進(jìn)而完成了新的滑動(dòng)面設(shè)計(jì)，能夠給出阻尼系數(shù)的自適應(yīng)規(guī)律，完成了整個(gè)低頻振蕩抑制的控制規(guī)律。根據(jù)自適應(yīng)逆推方法和變結(jié)構(gòu)理論逐步構(gòu)造Lyapunov函數(shù)而設(shè)計(jì)的非線性勵(lì)磁控制器，通過設(shè)計(jì)保證了非線性勵(lì)磁阻尼控制器對不確定參數(shù)的自適應(yīng)性，提高了非線性系統(tǒng)的魯棒鎮(zhèn)定性。建立了含TCSC的多機(jī)電力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，利用微分幾何反饋方法將含TCSC的多機(jī)電力系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型精確線性化變?yōu)榫€性系統(tǒng)，然后根據(jù)線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與TCSC的協(xié)調(diào)控制問題。利用非線性系統(tǒng)的微分幾何理論，將含TCSC的單機(jī)無窮大系統(tǒng)的四階非線性狀態(tài)空間數(shù)學(xué)模型精確線性化為線性控制系統(tǒng)，在此線性化模型的基礎(chǔ)上，采用指數(shù)趨近律和準(zhǔn)滑動(dòng)模態(tài)方法，獲得了整個(gè)系統(tǒng)的滑模協(xié)調(diào)控制規(guī)律。

6.總結(jié)并提出了研究展望。

本書內(nèi)容的主要?jiǎng)?chuàng)新之處:

1.提出了通過奇異值分解方法并結(jié)合總體最小二乘法的改進(jìn)Prony方法，該方法既能提高辨識精度和抗噪性能，又能提高辨識速度、縮短計(jì)算時(shí)間，為在線辨識低頻振蕩模態(tài)提供了新的方法。

2.提出了基于極值點(diǎn)密度動(dòng)態(tài)分段時(shí)間窗技術(shù)的改進(jìn)HHT方法，該方法是根據(jù)信號的頻段特征以及EMD分解時(shí)始末點(diǎn)的極值點(diǎn)問題而提出的，既能夠消除模態(tài)混疊現(xiàn)象和端點(diǎn)效應(yīng)問題，又能將能量較小的模態(tài)辨識出來，且該方法運(yùn)算速度快，實(shí)時(shí)性較好，適合于在線辨識低頻振蕩模態(tài)。

3.結(jié)合廣域同步測量系統(tǒng)提供的實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)，構(gòu)建了PSS的廣域阻尼阻尼控制器，根據(jù)在線辨識低頻振蕩模態(tài)判斷系統(tǒng)是否存在弱阻尼現(xiàn)象，若存在啟動(dòng)模糊自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法，實(shí)時(shí)在線優(yōu)化PSS參數(shù)，保證電力系統(tǒng)始終有充足的阻尼。

4.結(jié)合反演方法和變結(jié)構(gòu)滑模理論各自優(yōu)點(diǎn)，通過構(gòu)造虛擬控制信號設(shè)計(jì)新的滑動(dòng)面，進(jìn)而構(gòu)建了自適應(yīng)阻尼控制器，該控制器能夠給出阻尼系數(shù)的自適應(yīng)規(guī)律，完成了整個(gè)低頻振蕩抑制的控制規(guī)律。

5.利用微分幾何反饋方法將含TCSC的多機(jī)電力系統(tǒng)非線性數(shù)學(xué)模型精確線性化變?yōu)榫€性系統(tǒng)，然后根據(jù)線性系統(tǒng)的最優(yōu)控制理論實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)勵(lì)磁與TCSC的協(xié)調(diào)控制問題，采用指數(shù)趨近律和準(zhǔn)滑動(dòng)模態(tài)方法，獲得了整個(gè)系統(tǒng)的滑模協(xié)調(diào)控制規(guī)律。

當(dāng)然，電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法與控制策略是一個(gè)知識廣泛，內(nèi)容十分豐富的多學(xué)科相交叉的研究課題，本書所做的工作只是探索性的研究和嘗試，雖然具有一定的創(chuàng)新性，但研究中還存在諸多不足，在這一領(lǐng)域中還存在大量亟待解決的問題。作者認(rèn)為在以下幾方面還有待于繼續(xù)探索和研究。

1.在線辨識低頻振蕩抗噪處理和主導(dǎo)模態(tài)提取

本書進(jìn)行的是低頻振蕩模態(tài)辨識理論研究，而實(shí)際電力系統(tǒng)實(shí)測信號中包括了大量的噪聲信號，不僅僅是白噪聲信號，如何對實(shí)際電網(wǎng)實(shí)測信號濾波值得研究。另外，Prony方法和HHT方法在辨識低頻振蕩模態(tài)時(shí)存在一些偽分量，而在辨識實(shí)際電網(wǎng)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行辨識時(shí)，如何去除偽分量并實(shí)時(shí)辨識是一個(gè)很好的研究方向，包括算法和硬件設(shè)計(jì)等。

2.PSS與TCSC間的協(xié)調(diào)抑制低頻振蕩的研究

電力系統(tǒng)是一個(gè)超大規(guī)模系統(tǒng)，要是實(shí)現(xiàn)全局控制存在一定的困難，協(xié)調(diào)控制是一個(gè)很好的方向，但是目前研究的協(xié)調(diào)控制均在算例中進(jìn)行的，而在互聯(lián)電力系統(tǒng)中進(jìn)行大規(guī)模協(xié)調(diào)控制將是一個(gè)很值得研究的問題。

3.基于在線辨識低頻振蕩模態(tài)的硬件實(shí)現(xiàn)

本書只是對基于測量信號的低頻振蕩模態(tài)辨識方法進(jìn)行了研究，沒有進(jìn)行系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)，因此硬件實(shí)現(xiàn)研究也具有很重要的研究意義。