应用于低频振荡在线监测的并行时频原子复带通滤波方法

利用广域测量系统实测数据,提出基于并行时频原子复带通滤波的低频振荡在线监测新方法。在振荡频率区间内并行设置多个时频原子复带通滤波单元,通过并行滤波计算,能获取各模式幅值、瞬时频率和衰减系数,再利用粒子群优化算法估计相位参数。每个滤波单元时频域带宽柔性可调,能根据测量要求自适应取得较高的模式分辨率和较短的观测时窗长度。该方法对噪声鲁棒性好,能准确辨识各复合振荡模式,有助于电力系统强非线性模式分析,便于在线监测应用。仿真算例及实例分析结果均表明所提方法的正确性和有效性。     

电力系统次同步振荡分量的快速在线检测算法

电力电子装置及串联补偿装置的大量应用使得电力系统次同步振荡现象越来越普遍。针对这一问题,文中给出一种次同步振荡分量的快速提取方法,可有效抑制工频分量、谐波分量和噪声对次同步振荡分量测量的影响。该方法具有计算量小和响应速度快的优点,可实现在线测量分析。在此基础上,给出了电力系统次同步振荡分量的频率(模态)、幅值、相位的在线计算方法和抑制次同步振荡分量对工频量测影响的方法。仿真算例和实际算例验证了所述方法的有效性。     

利用环境激励下的发电机组转子动态响应识别次同步振荡模态的方法

通过实时测量运行中的发电机组受电网负荷波动及噪声随机激励下的微弱转子转速响应,可以将机网振荡的模态参数(包括模态频率、阻尼和幅值)在线辨识出来。采用随机减量技术处理环境激励下的转子角位移差分信号,从而获取随机减量特征信号,该信号包含机网系统结构振荡的自由衰减响应分量;采用窄带频率滤波算法从所述的随机减量特征信号中获得各个次同步分量的时域衰减特征曲线,进而计算出当前运行方式下的不同频率的振荡模态的阻尼。采用该方法对绥中电厂1 000 MW机组的实测数据进行计算,有效辨识出绥中电厂及高岭直流区域电网的次同步振荡阻尼等模态参数。基于该方法可以实现实时的次同步振荡安全监测。     

基于滑窗FFT的次同步振荡时变幅频在线监测方法

提出基于滑窗FFT（快速傅立叶变换）的次同步振荡时变幅频监测方法,对振荡信号的时变模态参数进行在线辨识。首先采用加窗插值方法减少频谱泄露和栅栏效应,降低FFT辨识误差。然后,通过时间窗的滑动对每个时间窗截取的信号进行FFT,得到振荡频率和振荡幅值的动态序列,即频率和幅值随时间变化关系,通过对时变振荡幅值的分析计算得到衰减因子的动态序列。最后,以理想非平稳信号、仿真信号及电网实测信号作为测试算例,通过与Prony和HHT算法的对比分析,表明该方法不仅不受模态混叠现象影响,而且具有一定抗噪能力,能够有效辨识随机时变振荡模态,实现次同步振荡在线监测分析。     

基于滑窗FFT的次同步振荡时变幅频在线监测方法

提出基于滑窗FFT（快速傅立叶变换）的次同步振荡时变幅频监测方法,对振荡信号的时变模态参数进行在线辨识。首先采用加窗插值方法减少频谱泄露和栅栏效应,降低FFT辨识误差。然后,通过时间窗的滑动对每个时间窗截取的信号进行FFT,得到振荡频率和振荡幅值的动态序列,即频率和幅值随时间变化关系,通过对时变振荡幅值的分析计算得到衰减因子的动态序列。最后,以理想非平稳信号、仿真信号及电网实测信号作为测试算例,通过与Prony和HHT算法的对比分析,表明该方法不仅不受模态混叠现象影响,而且具有一定抗噪能力,能够有效辨识随机时变振荡模态,实现次同步振荡在线监测分析。     

采用复原子解耦调制滤波的次同步振荡模态分析方法及其仿真

利用尺度因子对加高斯窗的正交三角基进行解耦调制可以构造具有灵活滤波控制特性的复原子函数。该复滤波函数的时频域带宽不受带通中心频率约束,且能根据分析要求通过尺度因子调整。为此,根据高斯窗半径计算公式设置具有紧凑频域带宽和较短观测时窗长度的复原子参数,在次同步频率范围内逐步调整中心频率实现对各振荡模态的检测,每次有效滤波输...     

基于变分模态分解的电力系统泛频带振荡辨识方法

振荡问题已成为现代电网面临的重要问题之一,电力系统中多种类型的振荡可能同时出现且频段跨度极大。针对含泛频带振荡模态的信号,首先通过带通滤波器实现不同频段信号的分离,再利用有高噪声鲁棒性的变分模态分解(Variational Mode Decomposition, VMD)方法提取各个振荡模态信号,最后通过Prony算法实现对不同模态参数的辨识。仿真与实际算例分析表明,该方法能够对信号中不同类别振荡模态进行有效区分与提取,精确识别出每个模态的信息。无论针对已发生剧烈振荡的信号或是含有潜在振荡的类噪声信号,该方法均能有效地进行模态辨识。     

基于Teager能量算子的低频振荡节点同调分群

实际互联电网发生低频振荡时,除了需要获取振荡的频率、幅值、阻尼比外,还需获得振荡节点的同调分群关系、振荡中心或分界面的位置信息,以便运行人员及时采取措施抑制振荡。为此基于Teager能量算子提出了节点同调分群方法。首先采用经验模态分解方法对各节点实时注入有功功率或频率信号进行预处理,然后利用Teager能量算子快速求取分解后模态曲线的频率、幅值,在电网关心模式的频率下应用相关分析技术计算各模态曲线相对幅值最大模态曲线的相角差,从而得到低频振荡过程中节点的同调分群关系。仿真算例验证了该方法的有效性。     

基于改进EEMD滤波原理及TLS-ESPRIT算法的低频振荡模式识别

针对不稳定信号PRONY辨识的噪声敏感和辨识精度低的局陷,提出一种改进的低频振荡模式辨识方法,实现了在复杂噪声于扰情况下的低频振荡模式的准确辨识.该方法基于EEMD算法设计改进了EEMD滤波器,可以有效滤除噪声,保留更多的信号模态特征.对滤波后的信号采用基于总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法进行参数辨识,从而获取低频振荡各个模式信息.通过算例仿真验证了该方法的有效性.     

基于同步挤压小波变换的抗混叠低频振荡模态参数识别

针对经验模态分解法对低频振荡信号模态提取时,存在相邻频率分量混叠而导致分析结果不正确的问题,本文提出基于同步挤压小波变换的抗混叠低频振荡模态参数识别新方法,首先利用同步挤压小波变换将低频振荡信号分解为一组无频率混叠的固有模态分量,实现各固有模态的精确提取;其次对各固有模态分量进行希尔伯特(Hilbert)变换、计算其相对应瞬时幅值、瞬时频率及相位;最后运用瞬时频率、瞬时幅值计算其阻尼比,从而实现对低频振荡模态参数的有效识别,数值仿真及实例分析均表明该方法的可行性和有效性。同时该方法有助于评价阻尼控制器对系统不同振荡模态阻尼特性的影响,为阻尼控制器的设计研究及改进提供理论支撑,具有较好的实用价值。     

基于EMD的WVD分布方法在电力系统低频振荡监测中的应用

为了更加准确地进行电力系统低频振荡分析,引入了一种新的非线性、非平稳信号的处理方法-EMD(经验模态分解)的维格纳—威力分布(WVD)方法,通过EMD分解以及WVD算法处理分析非线性和非平稳电力信号的局域动态行为和特征,得到低频振荡的模态参数-振幅、频率、阻尼比、相位、开始与结束时刻。该方法准确地反映了系统所包含的多个振荡模式在时间上的变化规律以及模式之间的互相影响,并且有着高分辨率和有效地处理少量样本的短数据的优势,可提高识别能力和处理效果。通过多次试验表明该方法能够较准确地识别振荡特征。     

次同步振荡在线监测的同步提取变换和朴素贝叶斯方法

目前基于相量测量单元(PMU)实现次同步振荡在线辨识和告警存在的问题有:参数辨识一般只辨识频率、幅值,不辨识衰减因子;告警阈值的确定需要人为经验,导致告警判据的快速性和可靠性难以保证。针对上述问题,提出将同步提取变换(SET)和机器学习方法——朴素贝叶斯(NB)方法相结合的次同步振荡在线监测方法。SET可以快速、准确地辨识出次同步振荡的模态参数,而NB方法可以自动实现次同步振荡在线预警。首先,通过SET对已有的历史次同步振荡数据进行辨识,将辨识得到的频率和衰减因子交由NB方法学习,并生成NB分类器。然后,当有新的PMU上传的振荡信号数据时,先采用SET辨识出振荡的频率和衰减因子,再将这些参数交由NB分类器来判断是否发生次同步振荡,并准确预警,从而实现对次同步振荡的在线监测。通过IEEE第二标准模型验证了所提方法的有效性。     

基于深度残差网络的SSO模态参数辨识

针对电力系统正常运行中的微弱次同步振荡信号趋势难以辨识,辨识算法抗噪性差、辨识结果可靠性低等问题,提出一种基于深度残差网络的次同步振荡模态参数辨识方法。建立了一种由卷积层、若干残差层和全连接层等构成的深度残差网络模型;模型训练数据集依据SSO信号特点生成,全部采用仿真数据;经参数调整和优化后的模型能够实现对现场实测的低信噪比SSO信号模态参数的盲辨识。利用理想信号、含噪仿真信号和现场实测数据等三种方案对模型性能验证,结果表明该算法能有效地辨识出微弱SSO的频率和阻尼等关键参数,与卷积神经网络(CNN)和随机子空间(SSI)算法相比较,辨识精度更高,受噪声干扰小,具有盲辨识的特点,可用于电力系统次同步振荡风险的预警。     

基于Rife-Vincent窗和同步相量测量数据的风电次同步振荡参数辨识

随着电网中风力发电渗透率的增加,电力系统发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的可能性显著增加,报道显示次同步振荡给电力系统设备安全和稳定运行带来重大挑战,如何准确地辨识SSO参数对抑制SSO至关重要。为了利用同步测量数据并提高计算精度,减少频谱泄漏和栅栏效应对辨识的影响,提出一种利用复数域同步相量数据的SSO关键参数辨识方法。首先,通过频谱分析得到复数域含SSO信号加窗同步相量的表达式,并推导得到系统基频分量和SSO分量在频域中的特征;然后基于加阻尼Rife-Vincent窗和三点插值法计算出复数域下SSO的频率、阻尼系数、幅度和相位参数。通过辨识不同条件下的仿真信号验证所提方法的有效性。仿真结果表明,相对于传统方法,该方法能更好地抑制频谱泄露和栅栏效应,具有更高的计算精度和鲁棒性。     

机侧与网侧多通道附加阻尼控制器参数协调综合抑制低频振荡和次同步振荡

由于低频振荡与次同步振荡存在阻尼耦合,针对一种特定振荡模式设计控制器,会对其他频段的振荡模式造成不利的影响。综合考虑低频振荡与次同步振荡这2种模式,基于模式分离方法设计机侧与网侧附加阻尼控制器,将阻尼耦合问题转化为控制器之间的参数协调优化问题。使各控制器之间以及对应同一振荡模式的各通道之间的参数协调配合,以综合抑制低频振荡与次同步振荡,最大限度地降低模式之间的阻尼耦合;在协调优化过程中,对次同步振荡模式的阻尼比阈值进行动态设定,即次同步振荡模式的频率越大,其所需阻尼比的阈值越小。特征值分析与时域仿真结果均表明,所提协调控制策略能显著地改善系统各频段的阻尼特性;相比于传统的阻尼控制策略,所提协调控制策略具有更好的阻尼效果。     

采用VSC-HVDC并网的直驱风电场次/超同步振荡特性

风电、光伏经由高压直流输电系统并网外送已经成为大规模可再生能源基地的主要输送方式。对于风电引发的次/超同步振荡问题,尤其是直驱风电机组与柔性高压直流(VSC-HVDC)输电系统之间相互作用引发的次/超同步振荡问题值得深入研究。首先,分别建立直驱风电机组与VSC-HVDC的动态模型,并深入分析与推导两者之间的接口矩阵与接口动态方程,进而得到直驱风电机组经VSC-HVDC并网外送的完整动态模型。在此基础上,采用特征值分析法计算得到各振荡模式的参与因子,并根据模式参与因子判断出次/超同步振荡模式之间存在阻尼耦合。通过PSCAD/EMTDC进行时域仿真,验证了模型与特征值分析结果的正确性。进一步深入分析风电并网距离/阻抗、直驱风电机组机/网侧控制器与VSC-HVDC送/受端控制器参数对次/超同步振荡阻尼特性的影响,结果表明:同一个控制器参数可同时影响多个次/超同步模式,同一个次/超同步模式可同时受多个控制器参数影响,并且这种阻尼耦合的影响可能趋同(调节控制器参数,耦合的两种模式的阻尼比同向变化),可能趋反(调节控制器参数,耦合的两种模式的阻尼比反向变化),也可能趋同与趋反同时存在。     

呼辽±500kV直流工程送端系统次同步振荡仿真分析

基于实时数字仿真系统建立了呼辽±500 kV直流工程次同步振荡问题研究的仿真模型。利用复转矩系数法,得到了部分运行方式下各机组的机械阻尼特性。阻尼特性表明,孤岛方式下,呼辽直流引发送端机组次同步振荡的风险较小,但交直流运行方式下,随着固定串补配置量的增加,机组发生次同步振荡的风险增加,可控串补可以在一定程度上降低次同步振荡的风险。时域仿真法得到的结论与复转矩系数法一致。为彻底解决送端机组次同步振荡问题,指出需进一步研究抑制次同步振荡的措施。     

一种基于信号相关性的低频振荡辨识方法

相量测量单元(PMU)被广泛用于电力系统数据实时采集和状态监测,为电力系统的稳定运行提供了可靠的信息保障。在电力系统受到扰动的情况下,动态过程中会包含低频周期性衰减成分分量,也可能体现为低频振荡。基于PMU实时采集信号,构建了一种针对低频振荡的相关辨识方法,可有效辨识系统因短时扰动而产生的低频振荡模式,并通过量化系统动态过程振荡强度来准确辨识起振时间。通过仿真计算和针对实际变电站PMU采集信号的辨识计算,验证了此方法的可行性。此方法在实际变电站受到短时扰动的情况下可在短时内准确辨识出低频振荡成分的频率、幅值、衰减系数和动态过程的起止时间等参数,并能够较好地复原系统由受扰至恢复的动态过程,为电力系统的低频振荡辨识提供了一种可行的新方法。