采用原子分解能量熵的低频振荡主导模式检测方法

针对互联电力系统普遍存在的低频振荡现象,提出一种检测低频振荡主导模式的新方法,来克服以往方法不能准确识别主导模式以及无法自适应揭示振荡模式时变特性的缺点。根据振荡信号特点,选取衰减正弦量模型表示原子库。由功角轨迹,通过原子分解法从原子库中辨识出各模态参数,在辨识过程中计算原子分解能量熵,通过比较能量熵大小识别出低频振荡主导模式。该方法不受系统阶数影响且具备较强的数据处理能力,能揭示各模式间复杂的动态特性和非线性作用,可用于低频振荡在线分析。2个仿真算例结果表明,该方法能准确检测出系统低频振荡的主导模式,所得结果与正规形理论分析结果相同,从而验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于最优变量投影的电力系统主导振荡参数综合辨识

准确、有效地辨识电力系统主导振荡模式、主导振荡模态和参与因子等低频振荡特征参数,对深入探究电力系统低频振荡诱因、提出科学合理的振荡抑制措施具有重要价值。为此,该文提出一种基于最优变量投影(OVP)的电力系统主导振荡模式、模态和参与因子综合辨识方法。该方法采用有限差分法(FDM)预处理电力系统的广域量测信息;借助处理后的广域量测信息构建含系统关键动态振荡信息的低阶状态矩阵,进而从低阶状态矩阵中提取电力系统的关键振荡特征信息;结合广域量测信息和关键振荡特征信息构建变量投影函数,通过OVP对其进行求解,以辨识振荡模式及其模态;引入累积能量权重从所辨识的振荡模式及模态中分离电力系统的主导振荡模式及模态,并根据分离的主导振荡模态实现参与因子的评估。最后,通过IEEE68节点测试系统和中国南方电网公司算例对所提方法进行分析,验证了所提方法的准确性和有效性。     

区域电网低频振荡主导模式的检测方法

提出了一种基于实测的功角曲线检测区域间低频振荡模式的新方法,这种方法能有效检测出互联系统的区域间主导低频振荡模式,因此可以对扰动下的系统进行有效的分析。大系统算例结果表明,所提方法能准确的检测识别出系统主导区域间低频振荡模式,其结果与综合稳定程序（PSASP）计算出的结果一致,从而验证了所提新方法的正确性和有效性。     

基于连续小波变换的电力系统动态稳定综合评估

提出一种基于连续小波变换的电力系统主导振荡模式、振荡模态、参与因子及同调机群的综合评估方法.首先,借助小波变换实现电力系统多通道广域量测信息的时频域分解,获取各量测通道对应的小波系数矩阵;针对各小波系数矩阵,通过小波功率谱甄别与系统主导振荡模式强相关的关键小波系数向量;然后,利用关键小波系数向量估计系统主导振荡模式的振荡频率和阻尼比;在此基础上,借助交叉小波变换,估计各主导振荡模式下系统的振荡模态;进一步地,根据估计得到的振荡模态,估计系统各量测通道的参与因子和同调机群构成,实现基于连续小波变换的电力系统动态稳定综合评估.利用所提方法对16机68节点测试系统的仿真数据和实际电网的广域实测数据进行分析,结果验证了所提方法的有效性和可行性.     

基于EEMD和矩阵束算法的低频振荡主导模式识别

传统矩阵束算法在低信噪比时,难以准确辨识出信号参数,误差较大。因此,结合集合经验模态分解(EEMD)和矩阵束算法,提出了一种电力系统低频振荡主导模式识别的新方法。该方法利用EEMD进行平稳化处理,通过互相关系数和信号能量权重找出含有主导模式的IMF分量,并利用矩阵束算法分析得到模态参数,从而扩展了传统矩阵束算法的应用范围。算例分析结果表明,该方法可以较好地适应非线性系统,抗噪声能力较强,在低信噪比时仍然可用于低频振荡主导模式的识别,为电力系统低频振荡问题的研究提供了新思路。     

基于递归连续小波变换的电力系统振荡模式辨识

提出一种基于递归连续小波变换的电力系统低频振荡模式辨识新方法。首先,探讨电力系统振荡模式辨识中小波系数选择的基本准则;然后,引入最小二乘支持向量机,通过对信号两端拟合延拓,消除小波变换中固有的边缘效应,改善小波辨识的准确性;在此基础上,将小波辨识与递归最小二乘相结合,递归更新振荡频率和阻尼比,实现电力系统模态参数的动态追踪。IEEE 68节点系统仿真数据和南方电网实测数据的辨识结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于递归连续小波变换的电力系统振荡模式辨识

提出一种基于递归连续小波变换的电力系统低频振荡模式辨识新方法。首先,探讨电力系统振荡模式辨识中小波系数选择的基本准则;然后,引入最小二乘支持向量机,通过对信号两端拟合延拓,消除小波变换中固有的边缘效应,改善小波辨识的准确性;在此基础上,将小波辨识与递归最小二乘相结合,递归更新振荡频率和阻尼比,实现电力系统模态参数的动态追踪。IEEE 68节点系统仿真数据和南方电网实测数据的辨识结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于递归连续小波变换的电力系统振荡模式辨识

提出一种基于递归连续小波变换的电力系统低频振荡模式辨识新方法。首先,探讨电力系统振荡模式辨识中小波系数选择的基本准则;然后,引入最小二乘支持向量机,通过对信号两端拟合延拓,消除小波变换中固有的边缘效应,改善小波辨识的准确性;在此基础上,将小波辨识与递归最小二乘相结合,递归更新振荡频率和阻尼比,实现电力系统模态参数的动态追踪。IEEE 68节点系统仿真数据和南方电网实测数据的辨识结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

大区联网条件下四川电网低频振荡分析

针对川渝、华中、华北、山东等电网的互联,求出了与四川电网相关的系统主导低频振荡模式,研究了区域电网互联出现的低频振荡问题。分析了区域间弱阻尼低频振荡模式及发电机在振荡中的作用。利用Prony分析方法检测出了这些主振模式,验证了小干扰稳定分析的正确性。用数值微分方法计算了系统某些运行参数对系统主导振荡模式的灵敏度,分析了这些参数在小干扰稳定中的作用。研究了电力系统稳定器对系统主导振荡模式的阻尼作用。     

基于改进小波变换方法的电力系统低频振荡参数辨识

基于多点量测数据的低频振荡模态参数辨识方法具有辨识精度高,覆盖模态信息全的特点,但是该方法存在数据量增大,计算时间冗长的问题。针对上述问题,将基于数据缩减技术的改进小波变换参数识别方法应用于电力系统低频振荡参数辨识中。该方法通过对发电机出口有功功率信号的正功率谱密度矩阵进行奇异值分解,有效识别系统的模态阶数。利用奇异值分解将待辨识信号的协方差信号进行数据缩减,充分保留信号的信息量,从而在保证计算合理及精度的前提有效地减少待辨识的数据量,进而利用连续Morlet小波变换识别电力系统低频振荡参数。通过对4机2区域系统和EPRI-36节点系统进行算例对分分析,结果表明改进的小波变换方法能够有在准确提取电力系统低频振荡模态参数的前提下,有效减少计算所用数据量,提高计算效率。     

大规模互联电网区域间低频振荡实用分析方法

结合PSASP小干扰频域分析与发电机功角曲线时域检测,提出一种大规模电力系统低频振荡实用分析方法。4台机算例研究了发电机模型、励磁系统与负荷模型对振荡模式的影响,验证了所提方法的正确性。运用此方法分析大区域互联全国系统,分两步方便快捷地求出了区域间、弱阻尼主导低频振荡模式。弥补了PSASP搜索部分特征值时存在的漏根缺陷,并且能准确评估系统真实阻尼水平。     

主导低频振荡模式二阶非线性相关作用的研究

在大干扰下系统稳定性的研究中，由于特征向量线性变换的引入，使得计算一些衡量模式间非线性相关作用大小的系数不确定，且系统关键参数的变化将造成主导低频振荡模式和相关模式间非线性相关作用的变化，进而导致系统动态特性和稳定性也随之变化。针对此问题，该文应用向量场正则形理论，提出了一种识别大干扰下系统关键参数的方法，即通过标幺化处理来鉴别模式间2阶非线性相关作用大小的方法。研究结果验证了文中分析的正确性，为大干扰下主导低频振荡模式与其它模式非线性相关作用的研究找到了解决其物理量不唯一问题的办法。     

基于正则形理论的电力系统2阶模态谐振的研究

应用向量场正则形理论对电力系统2阶模态谐振现象进行了研究，并对发生2阶谐振时系统动态特性和稳定性所受到的影响进行了分析。在模态空间，从识别主导低频振荡模式出发，通过分析模式间的非线性相关作用以及模式和状态变量之间的非线性相关性来确定由谐振所强烈激励的状态变量和相关发电机。8机系统的算例结果验证了在模态2阶谐振情况下系统非线性振荡将加剧、动态特性和稳定性将变化的正确性。该方法揭示了以往稳定分析中没有触及的一些新问题，得到了一些新观点，为更深入地研究电力系统内部的非线性结构特性奠定了基础。     

基于EMD-TEO及信号能量分析法的主导低频振荡模式识别

提出了一种识别电力系统主导低频振荡模式的新方法。该方法综合了经验模态分解(EMD)、Teager能量算子(TEO)及信号能量分析法,借助经验模态分解处理非平稳信号,不需考虑定阶问题,扩展了信号能量分析法的应用范围;利用Teager能量算子的快速响应能力及健壮性,提高了频率辨识精度;根据二阶模型下的信号能量分析法,提出了一种阻尼比的简化算法。分别在WEPRI-36系统和实际电网中进行了验证,并与Q-R特征值分析法及Prony算法进行了准确性比较。结果表明,新方法对非线性系统的适应性比Prony算法强,可用于低频振荡主导模式的有效识别。     

系统惯性时间常数对互联电网暂态稳定水平的影响

由于区域电网的互联,整个系统的惯性时间常数将会发生明显变化,继而会影响整网的暂态稳定水平。基于暂态能量函数法,通过对等值2机系统进行数学推导并作暂态稳定分析,研究了系统在各种运行方式下,2端机组惯量变化对电力系统暂态稳定水平产生的影响,比较了两端机组惯量变化分别对系统暂态稳定性的影响,并发现了系统机组惯性时间常数对系统暂态稳定水平造成的影响与系统的负荷水平及初始工况有关。在理论分析的基础上,结合相关算例在各种运行方式下进行了仿真研究,仿真结果验证了分析结果的正确性。     

多区域单机等效法分析和控制故障后区间振荡

针对故障后系统的区间振荡,提出改进的单机等效法分析不同区域间的相互作用,并制定相应的控制措施。根据故障后各发电机功角的振荡轨迹,将系统划分为若干个主导振荡区域和非主导振荡区域,并将多区域系统进一步等效为单机无穷大母线(one machine infinite bus,OMIB)系统。定义并计算不同区域间的相对动能及OMIB系统动能,用于分析不同区域间的非线性相互作用。采用傅里叶频谱分析和Prony分析辨识OMIB系统参数,得到故障后系统的主导振荡模式及相应的阻尼比。基于上述分析,提出调整故障前各区域发电机出力的方法以减少区间的相对动能,抑制互联区域振荡。算法用于分析和控制IEEE5区域16机标准测试系统的故障后区间振荡。仿真结果表明,算法不但能准确辨识故障后的主导振荡模式,且能分析多种区间模式的非线性相互作用;控制措施显著地提升了系统阻尼,抑制了故障后系统的区间低频振荡。     

大区域联网条件下山东电网低频振荡分析

大区域电网互联和快速自动励磁调节器的应用可能导致电力系统发生低频振荡,制约了联络线输送功率极限的提高,从而影响系统的安全稳定运行。本文介绍了山东电网与交流特高压联网的规划情况,以2012年全国联网规划数据为基础,采用中国电力科学研究院PSD-SSAP小干扰稳定性分析程序,分析与山东电网相关的振荡模式、模态图和相关因子,特别是弱阻尼振荡模式,找出大区联网后山东电网的薄弱环节,同时确定PSS（电力系统稳定器）的合理投入地点。     

基于虚拟同步发电机的MMC受端换流器控制策略

模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC)的电力电子拓扑结构决定了其零惯性的特性,对系统惯性无支撑作用,系统发生直流传输功率波动和交流系统发生短时功率失衡都可能导致与火电机组相连的交流电网频率产生较大偏差。针对上述问题,提出了一种基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的MMC受端换流器控制策略。该控制策略在MMC功率外环控制中加入一阶惯性环节,为系统提供惯性参数和阻尼参数,使换流器在运行外特性上与同步发电机相类似。通过建立VSG数学模型,对惯性参数和阻尼参数的动态响应进行分析。基于Opal-RT实时仿真,搭建五端MMC-MTDC系统验证所提出的控制策略的正确性与有效性。仿真结果充分表明,当交直流系统功率发生波动时,该控制策略能够在不依靠复杂通信系统的条件下,有效地抑制交流电网频率波动,VSG控制策略能有效为系统提供惯性和阻尼,提高交流系统频率稳定。     

基于APIT-MEMD的电力系统低频振荡模式辨识新方法

传统多元经验模态分解(Multivariate Empirical Mode Decomposition, MEMD)在处理多信道量测信息时存在量测信道之间数据不平衡性及数据相关性导致的主导振荡模式辨识结果误差较大,且模式混合现象未有效消除。提出了一种基于自适应投影多元经验模态分解(Adaptive-Projection Intrinsically Transformed Multivariate Empirical Mode Decomposition, APIT-MEMD)的电力系统主导振荡模式辨识方法。首先采用APIT-MEMD将含有振荡信息的多信道量测信息整体分解,精确分离出各量测信道内含有振荡模式的固有模态函数(Intrinsic Mode Functions, IMF)信号。然后,采用Teager能量判据甄选能表征主导振荡模式的IMF信号。进而,采用希尔伯特黄变换(Hilbert-Huang Transform, HHT)实现对各IMF中所含主导振荡模式的频率和阻尼比估计。最后,将所提方法应用到IEEE-68节点时域仿真算例和辽宁电网广域实测算例中进行分析和验证,结果表明所提方法的可行性和有效性。     

适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法

为解决风电渗透率增加带来的电网频率安全稳定问题,在揭示传统微分惯性控制方法缺点的基础上,提出了一种适应于高风电渗透率、大功率缺额条件下的双馈风电机组惯性控制方法,即模式转换法。通过设置系统频率微分、频率偏差逻辑判断条件启动惯性响应,设置转速限制判断条件闭锁惯性响应,实现风电机组在最大功率跟踪工作模式与惯性响应工作模式间自主转换。该方法设置恒定附加电磁转矩步长,惯性响应作用强度不随转速降低而减弱。当系统频率事故发生时,较微分惯性控制方法,模式转换法可使风电机组在稳定运行约束范围内更加有效地抑制系统频率跌落。仿真结果验证了模式转换法的有效性和优越性。