相量测量单元实现次同步振荡在线辨识和告警的探讨

为了及时发现电力系统中的次同步振荡,采取措施保障机组安全和电力系统稳定运行,结合同步相量测量的算法原理分析了次同步振荡对相量测量单元(PMU)测量结果的影响;针对IEEE Std C37.118—2011标准对于同步相量测量提出的新要求,分析了遵循新标准的PMU测得的同步相量数据应用于主站次同步振荡监测时存在的问题,并指出了在主站实现次同步振荡分析的局限性;在此基础上提出在PMU装置上实现次同步振荡在线辨识和告警的方法,通过仿真试验验证了方法的可行性。     

基于PMU的分布式次同步振荡在线辨识方法

为减轻WAMS主站端的软硬件开销,同时也为了避免WAMS主站端对PMU数据进行采样时产生的频率混叠现象,本文在分析了WAMS/PMU通信架构和同步相量测量的算法原理的基础上,提出了在PMU装置上实现分布式次同步振荡在线参数的辨识方法。本文深入分析和比较了两种不同的参数辨识方法,基于相量数据的次同步振荡参数辨识方法和基于原始采样值的次同步振荡参数辨识方法,讨论了基于相量数据的次同步振荡参数辨识方法的局限性,指出了基于原始采样值的次同步振荡参数辨识方法,既可避免对次同步振荡分量的误判,提高次同步振荡分析监测的准确性和适应性,同时又更易于实现超同步振荡等扩展性应用需求。     

宁东直流近区新能源诱发次同步振荡风险评估

由于配套大容量的火电机组和装机容量较大的新能源发电并网机组,宁夏电网宁东直流近区存在诱发次同步振荡风险问题,本文分析和研究了宁夏电网宁东直流近区相关站点的PMU监测数据,对宁东直流近区因新能源发电诱发火电机组次同步振荡风险评估。结果表明:虽然间谐波引起次同步振荡的第一种作用形式,在新能源发电较小出力工况下,宁东直流近区火电机组发生次同步振荡的风险较低;但是,间谐波激发次同步振荡的第二种作用形式普遍存在,其对发电机轴系的危害甚至高于三相对地故障,因此,需进一步加强各种工况下次同步谐波与振荡的监测、研究及防范工作,以保障电网安全可靠运行。     

PMU低频振荡就地辨识研究

讨论了PMU装置上低频振荡就地辨识的实现。低频振荡辨识通常是在WAMS主站端,通过对接收到的PMU数据进行分析,进而提取振荡参数来实现。主站数据来自PMU装置,因此可以在PMU装置上充分利用原始数据进行低频振荡分析。本文选择联络线或者机组的功率来进行振荡辨识。利用功率突变、序分量等判据结合Mandani模糊逻辑区分振荡和短路。原始数据经过滤波后,利用Prony方法分析振荡幅值、频率和阻尼比等参数。仿真和实验显示了在PMU上进行低频振荡分析的有效性。     

直驱风电场次同步振荡监测系统的构建与应用

针对风电汇集地区风电场送端并网时频繁出现的次同步振荡现象,文中建立了含多直驱风电机组风电场并网等值模型,并就等值模型对次同步振荡机理进行分析。其次,文中通过同步相量测量装置(PMU),将直驱风电机组以及换流站等监测点都纳入到监测系统,采用监测联络线有功功率振荡波形并结合联络线次同步谐波频率特征进行次同步振荡的判断。仿真结果表明:D-PMSG风电场并网时存在次同步振荡风险,并验证了次同步谐波监测装置与其他扭振监测保护装置的监测记录结果的一致性,从而证明了监测系统的可行性。该监测系统的构建与应用将为后续次同步振荡机理研究以及抑制措施提供借鉴与参考。     

新能源汇集地区广域次同步振荡监测系统研究与构建

新能源汇集地区广泛使用的电力电子设备容易产生大量次同步谐波,引发电力系统次同步振荡现象。为了实时监测及收集次同步振荡信息以研究振荡产生机理和控制方法,提出基于次同步谐波传播通道的PMU、SMU子站部署原则,将子站与WAMS主站呈辐射型互联构建广域次同步振荡监测系统。最后,将系统应用于新疆哈密地区后能实时精准、有效地监测到大量次同步振荡信息,直观地展示了次同步振荡的动态发展过程,为后续研究提供数据基础。     

基于PMU相量的次/超同步间谐波识别方法

新能源的集中并网以及直流输电的快速建设使电力电子设备在电力系统中大规模应用,导致越来越多的次/超同步间谐波被引入电网,严重影响新能源的发展与电力系统的安全。PMU因其测量的同步性、快速性和精确性使大面积监测间谐波的产生、传播和分布成为可能,可为后续的间谐波抑制与控制提供基础。推导了含有间谐波信号的单相及三相瞬时功率表达式,揭示了基于瞬时功率的间谐波监测的局限性。提出了含有间谐波的相量表达式,揭示了间谐波对相量幅值、相角及其复数形式的影响机理。进一步,提出了基于PMU测量相量的间谐波识别方法,并在广域同步测量系统(wide-area measurement system,WAMS)主站上进行了实现。利用中国西部某新能源汇集地区,因间谐波的大量存在导致火电机组次同步振荡事件的现场实际数据,验证了理论分析的正确性与提出的监测方法的有效性。     

基于多种在线监测装置的次同步振荡研究与分析

近几年,随着新能源机组以及特高压直流和多FACTS设备的集中接入,电网中扰动源不断增加,次同步振荡经常发生,严重影响电网安全稳定运行。由于电力电子器件的使用率不断增加,对次同步振荡问题的准确分析,以及扰动源的精确定位难度较大。目前,对于次同步振荡问题的分析,需要依赖在线监测装置定位次同步振荡扰动源,达到准确研判的目的。本文针对PCS-987T和CSC-853以及PMU(同步向量测量)三套在线监测装置进行对比,分析三种监测装置对次同步振荡问题的敏感程度,并针对新疆某地区次同步振荡实例进行分析,提出三种在线监测装置相应的改进措施和建议。     

基于PMU数据频谱辨识次同步振荡的研究

为解决风电场与电网间发生的次同步振荡现象,保证风电场与电网的稳定运行,经研究发现,利用现有的同步相量测量装置(phasor measurement unit,PMU)监测次同步谐波是解决次同步振荡问题的有效途径。文中以新疆哈密某风电场为例,首先通过PMU记录的电流幅值数据频谱分析次同步振荡产生的主要频段,接着对次同步谐波分量产生机理进行分析以及锁相环节进行仿真验证。结果表明,PMU数据频谱分析得出的振荡频段与锁相环节仿真验证结果相吻合,从而验证了该方法的有效性。该研究结果可为风电场次同步振荡的理论研究和工程实际提供参考依据。     

直驱风机对火电机组次同步振荡的影响及抑制方法

风火打捆系统中,风电机组的并网使得火电机组的次同步振荡情况变得更为复杂。基于IEEE第一标准模型搭建了风火打捆经串补外送系统,推导了直驱风机输出功率与火电机组次同步阻尼的关系,分析了其对火电机组次同步振荡的影响机理,并通过PSCAD平台结合复转矩系数法和时域仿真分析进行验证。基于此机理,提出了一种在直驱风机的网侧变流器控制系统无功外环处附加阻尼控制的抑制方法,并对其关键参数的优化设计方法进行了分析,时域仿真结果表明所提出的附加阻尼控制可以有效抑制火电机组的次同步振荡。     

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。     

基于广域测量系统的次同步振荡在线监测预警方法

及时发现并采取措施消除电力系统中的次同步振荡,对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要.结合相量测量单元的工作原理,详细分析了电力系统中次同步频率成分对同步相量测量结果的影响,指出次同步振荡的存在相当于是对同步相量的幅值和相位进行调制.在此基础上,给出了基于相量测量单元上传的同步相量测量结果和励磁电流测量结果实现次同...     

基于模糊聚类的NExT-ERA低频振荡类噪声辨识

低频振荡模态分析为电网的安全稳定运行提供了最基本的信息要素。针对环境激励下PMU量测的类噪声信号,讨论了自然激励技术结合特征系统实现算法(NExT-ERA)进行低频振荡模态识别的适用性,对非同步量测信号采用数据截断预处理后,利用该方法同样可以实现有效辨识。引入模糊C均值聚类算法对辨识结果中真伪模态进行自动拾取,提高了辨识精度。通过对IEEE4机11节点系统和IEEE16机68节点系统的仿真数据分析,表明所提出的方法对低频振荡类噪声信号具有较高的模态辨识能力和计算效率,在低频振荡广域监测中具有很好的应用前景。     

PMU数据用于SCADA时滤除低频干扰的方法

广域测量系统采集的相量测量单元(PMU)数据越来越广泛应用于电网数据采集与监控系统,由于PMU采用的快速傅里叶变换算法无法区分工频信号和低频干扰,PMU采集的工频变量数据中包含低频振荡扰动成分,将影响电网稳态计算和分析的正确性。为了提取PMU采集数据中的工频变量,以低频强迫振荡为例,分析了低频振荡对PMU采集工频变量的影响,利用计算PMU采集数据的上包络和下包络并求出均值的方法,提出了一种分离PMU采集数据中低频干扰以获取工频变量的方法。通过对低频强迫振荡时PMU采集的实际电网数据进行分析,验证了文中所提方法的正确性。理论分析和实际PMU数据分析结果表明,所提方法能够快速准确提取PMU采集数据中的工频变量,对于提高PMU数据在电网稳态分析和动态监测中的利用价值,具有重要意义和较大价值。     

广域实时监测与稳定预决策系统在区域电网的应用前景

同步相量测量装置(PMU)利用全球定位系统(GPS)提供的精确时间基准对电力系统的状态进行同步数据采集,PMU装置的出现为稳定性分析与控制方法提供了一条新的途径,因为传统的稳定性分析方法主要是基于各节点的异步采样数据来判别稳定。本文通过分析PMU系统的原理及应用现状,阐述了基于PMU系统的广域实时监测与稳定预决策系统(WAMS)在区域电网的应用前景。     

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。     

调相机与特高压直流换流站交流滤波器的协调控制策略

在特高压直流换流站配置同步调相机可以给交流电网提供动态支撑、提高系统稳定性,但当前调相机与换流站交流滤波器均为单独控制,两者之间缺乏合理的协调配合。针对此问题,考虑调相机与换流站交流滤波器现有的控制策略及特性,提出一种稳态无功功率协调控制策略。于两者控制系统之间实现数据交互,在确保不影响调相机对交流电网动态支撑作用的前提下,直流控制系统调用调相机稳态无功容量的一部分,与换流站交流滤波器配合进行无功功率平衡控制,充分发挥了调相机的无功补偿作用。最后,通过仿真验证了该策略的有效性。     

基于同步相量数据幅频特征的次超同步振荡模式辨识

随着可再生能源和高压直流输电的快速发展,次超同步振荡事故频发,对现有电力系统振荡的在线监测提出了更高要求。为此,提出了一种基于同步相量数据幅频特征的次超同步振荡模式辨识方法。首先分析了次同步振荡和超同步振荡对同步相量测量装置(phasor measurement unit, PMU)数据的影响机制,结果表明,PMU数据的正负频谱与次超同步振荡的模态线性相关。其次利用多点PMU数据相干谱判别振荡与噪声,有效减少了噪声引起的误判断。然后对次超同步振荡下的PMU数据开展频谱分析,建立了4个幅频特征量,并将振荡数据的特征集合作为输入训练并优化极限梯度提升树(extreme gradient boosting, XGBoost)模型,建立幅频特征与振荡模式的映射关系。所提方法利用振荡环境下PMU数据的固有幅频特征以及XGBoost算法强大的泛化性与计算效率,实现了噪声环境下次超同步振荡模式的快速、准确辨识。最后,利用仿真数据和实测数据验证了所提方法的有效性和实用性。     

新型配电网线路PMU装置的研制

小型化、低成本、易带电安装是配电网线路相量测量单元(PMU)的发展方向。文中设计了一种应用于配电网广域测量系统的新型分布式PMU装置。通过高密度感应取电模块从线路中获取能量为装置供电,采用印刷电路板(PCB)式罗氏线圈测量线路电流,利用空间电容分压传感器实现线路电压测量,通过分布式同步采样实现全网的电压、电流采集,为新型配电网线路PMU的研制提供了一种新的解决方案。目前,配电网线路PMU测试样机已实地测试并传回监测数据,装置各模块均能稳定正常工作,测量结果能正确反映线路电压电流。