基于慢同调理论和希尔伯特-黄变换的发电机在线同调识别

提出一种在线同调机群识别方法。根据慢同调分群算法确定线性化系统的最优慢同调聚合分群数,根据分群矩阵的相关系数、振荡模式的参与因子,以及广域测量系统提供的功角信息,利用希尔伯特-黄变换提取发电机的振荡模式能量谱,实现扰动后的发电机群的同调识别。通过WSCC系统和新英格兰10机39节点系统的仿真实验验证所提方法的适用性和有效性,该方法能全面反映系统在受扰后的动态特性和系统的非线性时变特性。     

电力系统动态稳定机理和稳定措施分析

为了对大扰动后电力系统动态稳定的机理给出清晰的解释和寻求有效的稳定措施，文中从发输电系统功 — 角特性曲线族和不同工作点的特点出发，解释了电网低频振荡与输电容量及电网结构的相关性，通过比较在不同工作点附近发输电系统功 — 角特性曲线变化的差异及相应的阻尼作用的大小，论述了电网在大扰动条件下的系统动态特性。在此基础上，分析了系统稳定措施，指出在电网功率传输断面部分线路故障跳开后，采取紧急降低关键发电机组出力是抑制系统振荡的有效措施。     

基于FNET实测数据分析川渝电网频率动态特性

电力系统频率动态监测网(FNET)在川渝电网实现了对频率的同步测量。基于FNET实测频率数据,评价了近几年川渝电网频率质量;呈现了川渝电网频率的时空分布特性;采用统计学方法研究了扰动后川渝电网的频率恢复能力;利用TLS-ESPRIT辨识方法提取川渝电网低频振荡信息,观测到0.25 Hz模式下成都和攀枝花之间的弱阻尼低频振荡现象。相关结论有助于认识川渝电网频率质量和动态特性,完善川渝电网稳定控制方案。     

考虑PLL和接入电网强度影响的双馈风机小干扰稳定性分析与控制

国内外风电事故表明:风电经远距离线路外送时,系统容易在发生扰动的过程中出现频率为几到几十Hz的功率振荡现象,且其振荡原因难以用传统同步发电机小扰动振荡的机理完全解释。考虑到风电机组主要通过锁相环与电网之间实现功率耦合,从而锁相环动态特性将会影响系统小干扰稳定水平。该文首先建立了含有锁相环动态特性的双馈风电机组–无穷大系统的动态模型;采用特征值分析研究了风机不同运行状态下其接入电网强度变化对风电系统中各个振荡模式的影响规律;然后通过复转矩分析理论解释了风电系统的失稳机理,研究结果表明:锁相环振荡是导致风电系统并入弱电网系统发生小扰动失稳的主要原因。最后,提出一种基于相位补偿的风电机组阻尼控制器来抑制该振荡现象,仿真验证了其有效性。     

大规模电网中低频振荡扰动源的定位方法

由于中国电网规模庞大,低频振荡现象时有发生,如何快速确定低频振荡扰动源并及时将其切除,对保障电网的安全稳定运行意义重大。当电网中发生低频振荡时,根据传播到电网中不同位置的特殊形状扰动行波具有的相似性特点,提出一种比较多点测量数据波形相似度以确定低频振荡扰动源位置的定位方法,针对在电网中不同地点一段时间内同时采样的电压数据,利用希尔波特(Hilbert)变换提取各采样点的电压扰动变量并将其传送至监控单元,在监控单元利用定义的顺序相似度函数提取扰动行波通过各相邻采样点间的时差和先后次序,利用各采样点间已知的线路长度计算波速并确定低频振荡扰动源的位置。通过一个7机无穷大系统模型的仿真分析,验证该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速确定电网中低频扰动源的位置;而且所需的采样测量单元数量少,能够节省大量投资。     

新型电力系统下电能质量信号的分数域降噪方法研究

“双碳”背景下,大量分布式电源接入电网引发电能质量扰动,给电网的稳定运行带来挑战。由于非线性、高速负载的大量集成,新型电力系统中的电能质量扰动呈现出非平稳特性,给降噪处理带来了新困难。针对这一问题,通过分析不同类型电能质量扰动在分数域的能量分布特性,提出了一种改进的基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的降噪算法。同时,文章对分数阶最佳变换角度的估计方法进行了讨论,基于信号的分数阶频谱四阶原点矩,利用一维峰值搜索确定最佳变换角度可有效降低计算复杂度。实验结果表明,改进算法对平稳暂态扰动和非平稳暂态扰动均能有效实现降噪并保留暂态扰动的定位信息。     

周期性负荷扰动下电网及弹簧网强迫功率振荡分析

针对周期性负荷扰动下的电网振荡特征,文中提出了一种通过映射弹簧网获取系统振荡模态信息的方法。通过分析单机和多机系统及单自由度和多自由度弹性系统的数学模型,确定了电网与弹簧网模型之间的映射关系,然后在此基础上推导了周期性负荷引发系统强迫功率振荡的机理。当负荷出现周期性扰动,且扰动频率接近或等于系统固有振荡频率时,会诱发系统产生强迫功率振荡。算例分析进一步验证了电网与弹簧网之间的振荡模态具有一致性。该方法为研究低频振荡提供了一种新的思路,具有一定的参考价值。     

基于希尔伯特-黄变换的电力系统低频振荡的非线性非平稳分析及其应用

研究了基于希尔伯特–黄变换法从广域测量系统的实测数据中提取电力系统时变振荡特性的一种实用方法。该方法能够分析非线性、非平稳信号的局域动态行为和特性，更好地反映振荡过程中所包含的多个模式随时间的变化规律以及模式间的相互影响，还可提高识别能力和处理效果。在贵州电网的初步实验结果证明了该方法的有效性。     

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.     

基于能量函数的电网低频振荡及扰动源定位研究

由于电力系统稳定器在实际电网中的广泛配置,常规的离线小干扰计算分析已经难以得到负阻尼或弱阻尼的低频振荡模式.然而,实际系统中仍然频繁出现低频振荡现象,根据对大量事故的分析,发现多重扰动的发生以及周期性扰动源的存在都可能引发低频振荡.构造了基于联络线的能量函数,并将能量分解为振荡分量和准稳态分量,从而对多重扰动引起的系统低频振荡进行分析,以提供可供调度人员参考的动态安全信息;并将传统的支路势能分解为周期分量和非周期分量,利用非周期分量在网络中传播耗散的方向来实现周期性强迫扰动源的快速、准确定位.实际电网仿真算例验证了所提方法的有效性和可行性.     

基于多信息源的大电网低频振荡预警及防控决策系统

低频振荡是威胁互联电网安全稳定运行的关键因素之一。负阻尼机理低频振荡和强迫功率振荡在我国均有发生。基于WAMS和EMS实时多信息源相结合,提出一种将低频振荡实时监测预警、扰动源定位、动态稳定控制策略在线搜寻综合应用于大电网的动态稳定防控方法。阐述了系统整体功能架构,介绍了多机理低频振荡防控并行技术方案。通过Prony计算、振荡能量指标、运行参数特征值灵敏度分析、模式匹配策略等方法实现低频振荡在线预警及防控,并指出了所涉及的关键技术。该系统可实现大电网低频振荡快速量化评估与辅助决策,对提高电力系统动态安全预警及防控水平,具有重要理论指导和工程实践意义。该原理方法在河南省互联电网低频振荡防控系统中得到实际应用。     

基于变点探测的功率振荡数据挖掘

针对当前功率小幅振荡数据挖掘的不足,引入了变点探测方法判断系统是否发生振荡、主要参与机组以及振荡何时进入平稳阶段,从而提出了一种新的大电网功率振荡特征挖掘方法。该方法通过在海量广域测量系统(WAMS)数据中挖掘电网振荡信息,根据变点探测方法获取的极值特性区分弱阻尼的低频振荡以及强阻尼快速衰减过程,并在弱阻尼振荡情况下确定Prony分析时间窗的起点,从而获取更为准确的振荡模式和强相关机组信息。通过新英格兰10机39节点系统仿真和河南电网WAMS实测振荡数据挖掘验证了所提方法的有效性,结果表明该方法能够从海量数据中有效挖掘大电网振荡特征,并准确识别系统模式信息。     

互联电力系统联络线功率波动机理及其扰动概率分析

广域测量系统的历史数据中统计的电网每日发生有效扰动次数的突然变化能够反映系统的稳定水平的变化,因此研究并从理论上给出扰动概率和阻尼比的数学关系对分析和评估电网的稳定性具有重要意义。基于此,在分析了计及网络中功率扰动的小干扰计算的基础上,通过分析联络线对扰动的响应,推导得出了联络线功率波动幅值与阻尼比的解析关系。然后,基于扰动服从正态分布的假设给出扰动概率与阻尼比的关系式。最后以10机39节点系统为例进行算例分析,验证了推导得出的联络线振荡幅值解析表达式的正确性和分析了联络线功率扰动概率与阻尼比的关系。研究结果可为广域测量系统历史统计数据的分析及电网稳定性评估提供理论参考。     

考虑关键节点信息缺失的低频振荡扰动源定位方法

目前电力系统中相量测量单元(PMU)的配置无法满足电网整体的可观测性要求,关键节点的数据缺失是扰动源定位的一大硬伤。在结合电网数据采集与监视控制(SCADA)系统和广域测量系统(WAMS)的基础上,提出一种考虑关键节点数据缺失的低频振荡扰动源定位方法。首先定义低频振荡的耗散能量,分析耗散能量具有方向性的物理机制;然后综合PMU和SCADA的数据进行曲线回归分析,补偿缺失的关键节点数据。某电网算例结果表明,所提方法能够满足扰动源准确定位的要求。     

基于WAMS的电网扰动识别方法

电网规模的不断扩大带来了潜在的安全问题。为保证电网安全可靠运行,运行人员需要及时掌握电网扰动情况,并采取适当的控制措施。近年来,基于全球定位系统（GPS）技术构建的广域测量系统（WAMS）能够实时地将全网同步测量信息传送至调度中心,使全网动态监测成为可能。文中提出了基于WAMS的电网扰动检测和识别方法,以便根据不同的扰动类型快速确定相应的控制措施,抑制其对系统的影响。首先,从理论上对电网中常见扰动（短路、切机和切负荷）的特征进行了分析;在此基础上,应用模式识别的思想,初步探讨了借助于电力系统中同步相量测量单元（PMU）实时量测量所反映的特征进行扰动识别的方法与实现步骤;最后,通过华北电网扰动仿真进一步明确扰动的特征,验证了理论分析的正确性和利用所提出的方法区分电网扰动的有效性。     

基于PMU的机组一次调频特性参数在线监测

提出了一种基于同步相量测量装置（PMU）采集的动态测量数据，在广域测量系统（WAMS）中在线监测机组一次调频特性参数的方法。首先通过实时监视电网频率识别扰动发生，并利用多判据区分频率的大扰动和小扰动，然后采用不同的方法计算机组的一次调频特性参数，包括调速器的调差系数、一次调频死区和延迟时间，评估发电机的一次调频性能，为一次调频的考核及评价提供依据。最后，结合网省调WAMS实际工程实施，介绍了机组一次调频特性参数实测的工程应用情况，对文中所提出的方法进行了验证。     

基于多个广域测量系统的联合低频振荡分析和监测

为提高XLPE电缆绝缘诊断精度,将信息融合技术用于其中。针对D-S证据理论中各绝缘参数可信度分配难以确定的问题,提出模糊理论与证据理论相结合的绝缘诊断方法,建立基于模糊理论的证据融合诊断模型,该模型将模糊理论中的模糊集合与隶属度函数概念运用于证据理论,利用隶属度函数构造证据理论的合理信度函数分配,在此基础上联合每个绝缘参数的可信度形成最终的融合结果。实例分析表明了该诊断模型的有效性。     

山东电网广域实时动态监测系统

基于同步相量测量技术的电网实时动态监测系统能在线监测系统动态过程的全貌.山东电网广域实时动态监测系统(WAMS)使用国产"北斗一号"卫星导航系统为同步相量测量单元(PMU)提供备用授时信号,并采用可观性分析和同调性分析相结合的方法,对电网进行布点规划.电网广域实时动态监测系统主站为双机双网结构,采用Unix服务器.给出了拓扑结构图.对主站的基本功能(动态监视、在线低频振荡监视、扰动识别、与EMS互联、Web发布)及动态监测的可视化处理和特点进行了叙述.     

东北电网广域动态测量系统

随着我国电网互联规模的不断扩大,负荷模型对系统仿真计算结果的影响已不容忽视。为了在仿真计算中选择合适的负荷模型,东北电网按照准确、可靠、安全、实用的原则,结合相量测量技术和通信、计算机技术的最新发展情况,组建了广域动态测量系统,采用分析中心站、子站体系结构捕捉电力系统在扰动情况下的动态过程及行为特征。该系统在东北网调配置了功能强大的分析中心站,选用了3个不同厂家的PMU装置,已覆盖12个主要厂站。该系统经受了长时间的多种考验,记录了实际电网大量动态过程,不但为仿真计算研究准备了校核数据,而且为电网安全稳定运行提供了全新的动态监测手段。