基于小波能量系数的主导低频振荡模式检测

提出了一种检测电力系统主导低频振荡模式的新方法。先利用经验模态分解(EMD)从系统功角或功率曲线上获取低频振荡模式主要特征,再应用连续小波变换有效提取模态参数,最后通过计算小波能量系数识别系统主导低频振荡模式。新方法不受系统规模的限制,可以有效地分析、检测大小扰动下电力系统主导低频振荡模式,克服了线性化特征法在计算时所出现的维数灾缺点。算例结果表明,该方法能准确检测出系统主导低频振荡模式,其结果与正则形理论分析结果相同,进而验证了此方法的正确性和有效性。     

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。     

基于机组相关性的低频振荡多信号分类Prony分析

电力系统广域量测信号可分为同类信号(如所有机组的功角)和非同类信号(同一机组的功角、角速度、有功功率等)。分析低频振荡时,为避免数值淹没现象及样本函数矩阵的累积误差问题,提出了多信号分类Prony算法。对于大规模电力系统,根据机组相关因子建立相关矩阵,并依据相关矩阵通过图论中的α分解法进行机组分群,在机群中应用Prony算法对同类和非同类信号进行分析,获取振荡模式信息。算例结果验证了该方法的有效性。     

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。     

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。     

电力系统低频功率振荡研究回顾

以低频功率振荡为特征的电力系统小干扰功角稳定性问题在半个多世纪以来得到了系统、深入的研究,大力推进了现代电力系统的发展。以时间为主线,对五十多年来电力系统低频振荡问题研究的历史进行了简单的回顾。首先介绍了早期同步发电机转子运动摆动现象的发现和解决过程,并总结了单机无穷大系统低频振荡问题的理论和实验研究。其次,围绕电力系统低频振荡阻尼控制分析的理论和方法,对模式分析和阻尼转矩分析在低频振荡研究领域的应用做了讨论与回顾。最后,介绍了近年来对大规模风电接入影响电网小干扰功角稳定性研究的进展。     

基于矢量裕度法的风电并网对低频振荡模式影响分析

近年来可再生能源发电装机容量的持续性增长给电力系统稳定性带来新的问题。文中提出一种基于频率响应矩阵计算风电并网对电力系统低频振荡模式影响的方法。分析结果表明,同步电网和风电机组系统频率响应矩阵部分元素的相位之和,决定了系统不同接入点风电对低频振荡模式的影响。相较于传统的分析方法,矢量裕度法不需求取特征向量和留数,只需得到低频振荡模式和风电机组系统与同步电网系统的传递函数矩阵,且过程简单,结果直观。当多台风电机组同时并入系统时,可在二维复平面将各台机组分别产生的影响图示化。分析结果的有效性通过内蒙古电网算例得到验证。     

励磁控制器中电流测量量对电力系统低频振荡的影响

低频振荡的频繁发生严重影响电力系统安全稳定运行。为了分析导致电力系统低频振荡加剧的原因,通过研究发现,发电机励磁调节器调差单元中电流测量值可能是加剧低频振荡的原因之一。针对发电机励磁调节器调差单元中电流测量值的变化特性和发电机功角震荡特性进一步分析,运用戴维南等效电路分析方法证明电流测量值与发电机功角具有同幅震荡特性,且它的引入在一定程度上比电压测量值的引入对低频振荡的影响大,运用MATLAB仿真建模验证结果表明,低频振荡的加剧在一定程度上是由于调差单元电流测量值对发电机励磁系统的助增效果造成的。     

压水堆核电厂对电网低频振荡的影响

针对压水堆核电厂的运行特性,研究核电厂接入电网后对电网低频振荡的影响,这对于核电厂及电力系统的稳定运行与及时实施有效地控制具有重要的意义。利用特征值分析法搜索2015年湖北电网中与大畈核电相关的振荡模式,并通过矩阵束分析法对扰动后的电网功率振荡曲线进行模态分析与曲线拟合来识别电网发生扰动后的主导振荡模式,最后在与该模式强相关的大畈核电机组上配置电力系统稳定器（power system stabilizer,PSS）来达到提高系统阻尼从而提高系统稳定性的目的。仿真结果表明,扰动后会激发电网中若干弱阻尼振荡模式从而引起大畈核电及其邻近地区发生较大幅度的功率振荡,而PSS的合理配置可以有效地抑制低频振荡从而保证系统的安全稳定运行。     

发电机无功功率与系统稳定运行

首先阐述了发电机无功功率的产生, 接着从原理上详细分析发电机无功功率对电力系统的静态功角稳定、静态电压稳定、低频振荡和动态电压稳定的影响, 指出发电机少发无功功率不利于系统的静态功角稳定, 发电机全相或进相运行不利于系统的静态电压稳定; 两台电气距离较近的发电机运行方式相差较大, 可能引起系统低频振荡;发电机进相运行将引起系统动态电压稳定的不稳定, 并通过试验系统进行了验证。结果表明, 发电机无功功率对系统的静态功角稳定、静态电压稳定、低频振荡和动态电压稳定具有重要的影响, 因此系统在实际运行中应该合理调整发电机无功功率, 以保证系统的安全经济运行。     

电力系统振荡模态的矩阵束辨识法

利用广域测量系统(WAMS)提供的数据进行电力系统振荡模态的在线辨识，对于及时监测系统的阻尼情况并及时实施有效的控制具有重要意义。分析了如何利用测量数据构造矩阵束并进行电力系统振荡模态辨识的方法。该方法可以由不同测点提供的系统响应数据快速检测出不同振荡模态的振荡频率、阻尼系数、振荡幅值和相对相位等有关信息。利用辨识出的模态信息，可以在线监测大规模电力系统阻尼薄弱区域并及时发现故障发生区域。EPRI-36节点仿真算例和某省网实际系统分析结果表明，矩阵束方法能够准确地估计系统的振荡模态，并具有较强的抗噪声能力，是一种适于在线应用的振荡模态信息辨识方法。     

基于WAMS录波数据的华中电网低频振荡事件仿真复现分析

分析了用传统的小干扰稳定分析方法研究互联大电网运行特性时存在的不足,指出利用WAMS实测数据对研究由多重扰动原因引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象尤为有利.结合华中电网“6.17”金竹山事件,对比了小干扰稳定分析方法和基于WAMS实测数据进行的时域仿真方法的分析结果,并针对传统的PRONY分析工具不能很好拟合不同时间段多重扰动下的暂态响应曲线这一问题,提出利用奇异熵矩阵束方法对实际振荡信号进行模态辨识.仿真结果表明,该方法是以特征值分析法为代表的传统低频振荡分析方法的有效补充,能够较为准确、及时、全面地反映电网的振荡特性.提出的方法为分析由多重扰动原因引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象提供了参考.     

基于类噪声数据的电力系统低频振荡模式辨识方法及应用

低频振荡的监测对于电力系统的安全稳定运行是一个巨大的挑战。提出了基于类噪声数据的低频振荡模式在线辨识方法,该方法将类噪声PMU数据经过预处理后,以ARMA方法计算得到单测点低频振荡模式信息,然后通过聚类方法得到系统振荡模式信息。结合实际发生的一次低频振荡事故,通过比较扰动前和扰动过程中低频振荡模式差异判断振荡类型,并通过势能增量分布法予以验证。     

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。     

TCSC低频振荡阻尼控制器设计研究

提出了一种基于测试信号法的TCSC功率振荡阻尼(POD)控制器的设计方法,避免了计算量庞大的状态矩阵特征值计算。该方法由3步组成:第1步,利用测试信号法辨识出电力系统的区域间振荡模式和设计POD控制器所需要的信息;第2步,比较不同输入信号的留数比来选择POD控制器的各个备选输入信号;第3步,用补偿留数相位的方法对POD控制器参数进行整定。通过比较POD控制器安装前后低频振荡阻尼比的变化和时域仿真说明了该设计方法的有效性,且适用于大规模电力系统。     

山东电网基于WAMS的低频振荡统计与评估

提出一种基于广域测量系统(WAMS)的方法对日常扰动引起的小幅振荡进行在线识别和统计,从而可以在系统正常运行中,利用实测数据找到系统的固有振荡模式,对其中易激发的危险模式进行节点同调分群、振荡中心识别和贡献因子计算等模态分析并告警,从而补充或纠正了根据数学模型和特定工况进行振荡分析时,由于模型和参数不准确导致的遗漏和误差。以这一功能在山东电力调度中心应用的实例说明了该方法的有效性和推广应用的重要性。     

随机子空间法在低频振荡分析中的应用

电网规模的日益扩大使得低频振荡成为电力系统稳定运行中备受关注的问题之一,文中将随机子空间法应用于电力系统低频振荡模式辨识.以状态空间模型为基础,通过随机子空间辨识得到系统的状态矩阵,由其特征值可求得信号的频率和阻尼比,再由最小二乘法可得到各分量的幅值和相角.通过一合成信号验证了算法的正确性,再利用四机两区系统的仿真数据...     

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响

建立了异步风力发电机组的小干扰稳定数学模型，研究了风电场接入电网后电力系统的小干扰稳定分析方法并实现了其工程应用。通过对含有大容量高比例风力发电的实际电网的计算分析表明，风电场的运行状态对电网的低频振荡模式和振荡特性有一定影响。风电机组出力的变化，使网内常规机组的运行方式发生变化，从而导致一些局部振荡模式出现或消失。网内和网间各大机群间的振荡模式没有发生变化，但振荡特性发生变化，且增加了与风电场强相关的振荡模式，这些振荡模式一般具有较好的阻尼特性。     

利用联络线功率相对相位判定低频振荡模式

提出一种在线判定大规模电力系统低频振荡模式的新方法。将发电机的有功功率与转速表示为广义相量的形式,推导了两者相位之间的关系,通过一个简单算例阐明了联络线功率振荡增量的相对相位与振荡模式之间的关系,指出不同的振荡模式对应着不同的相位组合,从而可以通过考察相位组合来判定振荡模式。利用PSS/E分析澳大利亚东南部电力系统的小信号稳定性,验证了相位组合与模式之间的对应关系不随工况与模型详细程度而变化。给出了在实际系统中使用本方法的步骤,并对华东电网进行了验算。结果表明,所提出的方法能够在线判定低频振荡模式,对大规模电力系统低频振荡的监测是有价值的。