基于广域测量信息在线辨识低频振荡

全国电网的互联使区域间的低频振荡成为威胁系统稳定的关键因素之一,而基于全球定位系统（GPS）的广域测量系统（WAMS）的发展和应用为在线分析区间低频振荡模式乃至控制提供了新契机.因而,研究区间低频振荡模式的在线辨识算法成为实现低频振荡在线监测以及进行阻尼控制的重要理论问题.该文在讨论Prony方法本质的基础上,给出了一种新的模型阶数估计方法,提出根据广域测量系统（WAMS）的测量信息,采用多机组的功角及转速变量进行低频振荡辨识.结合工程实际提出了基于（WAMS）的研究低频振荡问题的实现方案,包括启动判据、数据预处理、阶次估计、模式提取和综合分析等步骤.8机36节点的算例结果表明：该方案具有系统性、直接性、噪声干扰小的特点,为低频振荡的监测和控制创造了条件.     

Instability prediction of the inter-connected power grids based on rotor angle measurement

The online detection and prediction of the unstable conditions for interconnect power grids are important tasks to avoid blackout. The increasing installation of phasor measurement units (PMUs) in power systems and the development of the wide-area measurement systems (WAMS) make it possible to analyze the system dynamics using a large amount of real-time synchronous data. This paper proposes a rotor angle measurement based application for online out-of-step monitoring and predicting of the interconnected power systems. An improved Prony analysis method is presented to determine whether and when a power oscillation will lead to power system instability. The accuracy and reliability of the model free dynamic prediction are obtained by adopting an energy-like weight coefficient approximation of the decomposed signals. The self-adaptive resampling of the data and the changeable time-window are designed to make the method suitable for both transient instability and oscillation instability conditions. The effectiveness of the proposed scheme is verified on three test power systems.     

电网低频振荡在线可视化监视的理论和实现

随着电网的互联,其引发的低频振荡成为危及电网安全运行的重要因素。论述了低频振荡的Prony算法和filter算法,提出一种有效的在线低频振荡算法和低频振荡可视化监视方法,即通过filter算法进行低频振荡起振筛选后,运用Prony算法进行详细数据分析;对分析出的低频振荡信息通过可视化的形式展示给运行人员。低频振荡可视化监视的广域相量测量系统主站向可视化监视系统提供实时数据,采用TCP协议,应用层采用命令帧、配置帧、数据帧和可扩展帧4种类型报文。现场测试结果表明所提出的算法和方法是有效的。     

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。     

基于实测信号的电力系统低频振荡模态辨识

广域相量测量系统的应用为基于量测的电力系统稳定性分析提供了有力支持。基于动态量测信息准确地辨识电力系统低频振荡模态参数及振型,对提高电力系统低频振荡的实时监测与控制至关重要。结合经验模态分解与随机子空间辨识算法,基于发电机有功功率的动态量测信息,开展了电力系统低频振荡辨识与分析的研究。该方法能够在较短的时间从含噪信号内提取原系统真实准确的振荡信息,同时能够得到各振荡模式相应的振型,有效地克服Prony算法和自回归滑动平均算法受噪声、系统实际阶数的影响大,以及单一随机子空间辨识算法难以处理非线性、非平稳振荡信号的缺点。测试系统及仿真结果验证了该方法在电力系统低频振荡分析中的可行性。     

基于WAMS量测数据的低频振荡机理分析

正确认识电网低频振荡的产生机理,对预防和控制低频振荡的产生和传播具有重要意义.针对华中电网广域测量系统(WAMS)记录的一次区域间低频振荡事件,采用Prony方法分析振荡各阶段特征,并结合电网历史小干扰事件频率分布统计情况,应用强迫振荡理论说明振荡的产生机理.分析结果表明,采用强迫振荡理论能够对本次振荡各阶段的现象作出合理的解释,迅速找到并切除扰动源是抑制此类低频振荡的有效措施.     

电网宽频振荡实时监测技术方案

大量电力电子设备接入电网导致电网振荡频繁发生并使其逐步向宽频域振荡发展.首先,分析了广域测量系统监测技术在振荡监测存在的问题和局限,讨论了现有间谐波测量算法存在的不足,提出了电网宽频振荡实时监测技术方案.然后,论述了振荡实时监测的总体架构和关键技术,从高频采集及滤波、宽频信号分类处理分析、振荡告警及长录波、站域存储与分析和信息传输等方面对宽频振荡实时监测的关键环节进行了分析.最后,对宽频振荡实时测量的效果进行了仿真验证,验证了所提方案的可行性,并对其工程实施方案进行了论述.     

基于WAMS的河南电网动态特性监测分析

针对河南电网在特定扰动下所产生的功率振荡问题,采用傅里叶变换、小波变换和Prony算法分析了河南电网广域测量系统提供的扰动数据,计算了振荡参数。分析过程和结果显示,各种方法对信号的处理能力和所提供的信息各不相同。在不同的扰动下河南电网均具有较强的阻尼,但被激发的动态特性存在差异。研究分析表明,采用适当的方法,基于WAMS系统的电网动态特性监测和分析可为区分不同的扰动和处理振荡提供丰富的信息。     

基于广域测量系统的电力系统低频振荡分析及抑制综述

随着电力工业的迅猛发展,电力系统的规模越来越大,在获得更高的可靠性和经济性的同时,大型互联电力系统的低频振荡严重危及了系统的安全运行。而基于全球定位系统(GPS)的广域测量系统(WAMS)的发展和应用为在线分析区间低频振荡模式乃至控制提供了新契机。简要介绍了电力系统广域测量系统的特点,低频振荡的产生机理以及基于WAMS的低频振荡在线分析和抑制方法,并指出了未来的研究发展方向,构建基于WAMS技术的大规模互联电力系统的广域安全监测及控制系统将是很有意义的研究方向。     

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。     

考虑广域测量时滞的广义预测电网阻尼控制

针对大型电力系统模型的复杂性和时变性使得离线计算结果可靠度不高的问题,利用广域测量条件下数据实时同步高速采集的优点,将广义预测控制理论应用于电网阻尼控制系统,提出一种适用于广域测量条件的电力系统阻尼控制器设计方案,以实现系统的实时监测、滚动优化和反馈控制。该方案引入预估补偿器以克服远方反馈信号的时滞对控制性能的影响;通过在线辨识参数不断修正广义预测控制器模型和预估器参数进行优化控制,达到改善互联电网阻尼、抑制低频振荡的目的。基于EPRI 36节点系统和国内某实际电网的仿真试验结果证实了控制方法的有效性。     

考虑时滞影响的电力系统广域集中励磁控制

针对电力系统区间低频振荡问题,构建了广域集中励磁控制(wide-area centralized excitation control,WCEC)框架。在充分考虑时滞影响的前提下,根据时滞输出反馈鲁棒控制理论设计了WCEC。广域测量系统实时测量反映区间低频振荡的状态变量,并将其传送至WCEC进行计算分析,WCEC把全局控制信号传送给相关机组的励磁系统,以此阻尼电力系统区间低频振荡。4机2区域电力系统的频域分析和时域仿真表明,WCEC在较宽的时滞区间内提高了系统的阻尼值,能够快速有效地抑制区间低频振荡,并且具有对运行状况的鲁棒性和对时滞类型的不敏感性。     

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。     

Prony和HHT算法在低频振荡在线辨识中的适用性比较

Prony算法和Hilbert-Huang变换（HHT）算法是目前实际应用于低频振荡信号辨识的两种算法。Prony算法对于无噪声干扰的平稳信号的分辨率和准确性较高。HHT算法具有时频分析和滤除高频分量的能力,抗噪声性能好,计算速度快,并可以分析主导模式随时间改变的非平稳信号。从准确性、稳定性、完备性、快速性四个方面比较了两种算法在低频振荡在线辨识中的适用性,指出增加前置滤波环节的Prony算法可以满足低频振荡在线监测的要求,而实现强迫振荡扰动源定位则必须采用可进行时频分析的HHT算法。通过实际算例验证了两     

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。     

基于广域测量系统的低频振荡监测分析方法研究与应用

介绍了基于广域测量系统的电力系统低频振荡在线监测及振荡特性离线分析功能模块的设计及实现方法。模块在线部分集成的数据滤波等4种检测算法,同时满足了监测的实时性和报警的高精度;模块的离线部分集成了改进Prony等3种分析算法,实现了振荡特性参数的全面解析。告警记录及数据分析结果存储于磁盘。模块中的统计功能,实现了数据信息的深层挖掘。该模块已经在河北南网实际运行,运行结果表明该模块的有效性和可靠性。     

英国“8·9”大停电事故振荡事件分析及思考

2019年8月9日,英国电网发生大停电事故,造成英国伦敦在内的部分城市停电,影响人口100万左右。文中对该事故进行总结分析,为我国电网的安全稳定运行提供借鉴和参考。首先,对此次新能源电厂发生的振荡事件进行分析,总结此次振荡事件所呈现的典型特征,梳理其存在的遗留问题;其次,对以该事件为代表的一系列由新能源厂站触发的振荡事件进行思考,论述新能源大规模并网后电网振荡呈现的新特点;最后,针对现有测量技术在振荡监测上存在的不足,提出采用宽频测量技术实现振荡实时监测,并给出具体的工程实施方案,为电力电子化电网振荡的实时监测提供参考。     

互联电网低频振荡的相关问题及研究

综述了电力系统低频振荡发生的机理、分析方法、抑制措施及存在的相关问题;并提出建立基于广域测量系统(WAMS)的实时低频振荡监控系统,将频域分析法与Prony辨识法结合起来,在线分析系统的振荡模态;并首次提出将模态级数法用于互联电网“超低频振荡”的机理分析。     

基于广域信号的区域间低频振荡监视

随着电网互联程度的提高,低频振荡问题很难避免。广域测量系统的出现为更好的监视低频振荡、辨识振荡模态提供了技术基础。从计算速度、定阶判据、计算精度角度分析了现有模态辨识方法,着重比较了Prony方法和ESPRIT方法的适用性,提出了基于广域测量系统辨识电力系统低频振荡监视系统的思路。     

基于FCM聚类的随机子空间低频振荡模态识别算法

振荡模态的精准捕捉对有效抑制低频振荡有重要意义,基于量测的低频振荡模态辨识方法在在线监测识别领域具有广阔应用前景。本文针对模态识别算法定阶困难、易存在虚假模态等问题,提出了基于模糊C均值聚类的多阶随机子空间算法。通过多阶子空间计算可捕捉所有可能的系统模态,并通过模糊C均值算法确定实际最低阶数,经虚假模态筛除确定最终振荡主导模态,并且能降低干扰,提升辨识抗噪性能。本文算法与Prony算法进行了性能对比,并通过四机两区系统和实际电网相量测量单元量测数据验证了算法的适用性和鲁棒性。