工况模态分析在低频振荡辨识中的应用初探

工况模态分析是结构动力学工程模态辨识的前沿课题,初步探讨了这一概念应用于电力系统低频振荡特性在线辨识的可能性.论述了电力系统低频振荡和一般振动力学数学模型的相似性,利用随机子空间算法辨识低频振荡的频率、阻尼和振型.随机子空间算法无须人工激励电力系统,利用日常负荷的随机波动激励系统,通过相量测量单元(PMU)采集发电机功角摇摆轨迹数据,识别电力系统振荡特征参数.在Matlab仿真平台上,通过对一个3机电力系统的实例分析,证明所提方法对振荡频率、阻尼比和振型识别的有效性.     

基于递推随机子空间的电力系统低频振荡辨识

为实时提取低频振荡模式信息,采用基于随机子空间的低频振荡递推辨识方法。引入基于双边迭代的子空间递推方法实现随机子空间递推辨识,以提高辨识快速性和灵活性。利用递推误差并结合低频振荡数据的特点,提出一种能够保证快速平稳递推的遗忘因子和加权因子选择策略。对理想数据、仿真数据和WAMS数据分别采用所提方法进行分析,验证了该方法的可行性。     

基于广域时空随机响应的低频振荡模态辨识

针对利用单通道信号无法准确辨识多个振荡模态,且不能估计振荡振型的问题,提出一种基于广域时空随机响应的振荡模态辨识方法。讨论了广域时空随机响应的向量自回归模型与系统振荡模态之间的联系,采用QR分解实现向量自回归模型参数的最小二乘估计;计算出振荡模态的模式参数,并通过系统随机响应的功率谱峰值确定系统的主导模态;通过新英格兰系统的蒙特卡罗仿真对模态辨识方法进行测试分析,结果表明利用广域时空随机响应能同时准确估计多个主导振荡模态的模式参数和振荡振型,与子空间辨识方法相比所提方法计算更简单有效;最后利用WECC系统的实测信号验证了所提模态辨识方法的适应性。     

HHT算法在电力系统低频振荡模态辨识中的应用

针对电力系统低频振荡信号的非线性、非平稳特征,提出了一种新的处理方法——希尔伯特-黄变换(HHT)。该方法能够克服传统分析难以处理非平稳信号的缺点;利用其中的经验模态分解(EMD)对信号模态分量的有效分离,对分量进行Hilbert变换,得到相应的参量。通过计算实现对振荡信号的模态参数的辨识与提取,因此该方法能够应用到阻尼控制器的设计中。仿真结果表明该控制器能有效地抑制电力系统低频振荡,提高了系统的安全稳定性。     

窄带模态分解算法在电力系统低频振荡特征参数辨识中的应用研究

对多模式耦合振荡分析过程中振荡特征参数提取困难的问题,本文提出了一种适用于电力系统多模式耦合功率振荡信号特征提取的窄带模态分解算法。窄带模态分解算法依据窄带信号特征构建目标函数,利用迭代重构筛选过程来代替传统优化算法,从提取多模式耦合振荡信号中的平稳窄带模态分量。本文首先利用窄带模态分解算法,提取具有平稳特征的单一模式振荡分量,进而根据低频振荡信号的数学描述,利用最小二乘法对窄带模态分量进行线性拟合,实现振荡特征参数的提取。测试信号及实测数据分析结果证明了本文方法的有效性,与经验模态分解的对比结果,充分验证了本文方法在电力系统低频振荡特征提取中的强适应性。     

基于EMD和SSI的电力系统低频振荡模态参数识别方法

针对目前引发电力系统低频振荡的多重机理的实际情况,提出基于EMD和随机子空间（Stochastic Subspace Identification,SSI）的识别电力系统低频振荡模态参数的新方法。该方法直接根据端部量测数据识别出系统的低频振荡模态参数。在系统正常运行或者小扰动下可直接用SSI识别系统的弱阻尼模式、频率、阻尼和振型;在系统处于异常运行或者故障状态时,运用EMD对量测数据进行时空滤波和平稳化处理,由SSI辨识出相应的系统状态矩阵,经过模态分析得出低频振荡的上述模态参数。数值仿真及实例分析均表明该方法运行速度快,参数识别精度高,为电力系统低频振荡问题的研究提供了新的思路与方法。     

基于EMD和SSI的电力系统低频振荡模态参数识别方法

针对目前引发电力系统低频振荡的多重机理的实际情况,提出基于 EMD 和随机子空间 (Stochastic SubspaceIdentification,SSI) 的识别电力系统低频振荡模态参数的新方法.该方法直接根据端部量测数据识别出系统的低频振荡模态参数.在系统正常运行或者小扰动下可直接用 SSI 识别系统的弱阻尼模式、频率、阻尼和振型;在系统处于异常运行或者故障状态时,运用 EMD 对量测数据进行时空滤波和平稳化处理,由 SSI 辨识出相应的系统状态矩阵,经过模态分析得出低频振荡的上述模态参数.数值仿真及实例分析均表明该方法运行速度快,参数识别精度高,为电力系统低频振荡问题的研究提供了新的思路与方法.     

基于可调Q因子小波变换与稀疏时域法的电力系统低频振荡模态辨识

对于目前电力系统低频振荡模式识别和参数提取中的噪声干扰等问题,提出一种新的提取低频振荡关键模态参数的方法,将可调Q因子小波变换(Tunable Q factor Wavelet Transform, TQWT)和稀疏时域法(Sparse Time Domain method, STD)进行联合。首先运用TQWT技术对含有噪声的电力系统低频振荡广域测量信号进行预处理,达到降噪的目的。而后将处理后的信号作为新的输入信号,利用稀疏时域法进行振荡模态及其参数的辨识,其输入信号的采集既可单点测量也可多点测量。通过对测试信号和EPRI-36机系统仿真验证了所提方法的优越性,能够在信噪比较低的环境下对噪声进行有效抑制而准确地辨识出系统的振荡模态参数。与传统方法相比具有更好的抗噪能力,所提方法辨识过程中所需时间更短且辨识出的参数也更为准确。     

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。     

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...     

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。     

Transformed periodic orbit mechanism of low frequency oscillations in power systems

Some low frequency oscillations (LFOs) with constant amplitude in power systems cannot be explained by the mechanisms such as negative damping, forced oscillation, autoparametric resonance, and bifurcation. In this paper, the concept of transformed periodic orbits is introduced to describe the earlier unexplained periodic steady‐state phenomena in power systems. The algorithm of calculating the transformed periodic orbit is presented based on the trapezoidal integration method. Then, a novel mechanism of LFOs is proposed; that is, a transformed periodic orbit emerges when bifurcations or large disturbances occur in power systems. This kind of LFOs can be eliminated by decreasing the generator output power greatly. Simulations on a single‐machine infinite‐bus system and the IEEE 9‐bus system have demonstrated the rationality of the proposed mechanism. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

浅谈电力系统低频振荡的产生机理、分析方法及抑制措施

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。该文简要介绍了电力系统低频振荡的产生机理和常用分析方法,也给出了低频振荡的抑制措施,并指出了未来的发展方向。     

相间功率控制器抑制低频振荡的研究

在分析相间功率控制器IPC(InterphasePowerController)稳态电路模型的基础上建立了含IPC电力系统线性化数学模型,并以此模型为基础分析了IPC向系统提供转矩的途径和性质。分析表明,IPC本身不能向系统提供阻尼转矩,但会向系统提供负的同步转矩,不利于系统的同步稳定运行。采取合理的控制策略调节IPC参数,可以增加系统的同步转矩和阻尼转矩,保证系统的同步运行,使系统的振荡得到平息,提高系统稳定性。     

电力系统低频振荡的研究现状和展望

围绕电力系统低频振荡的产生机理、分析方法、影响因素和控制策略四个方面,综述了电力系统低频振荡的研究现状,分析了现有研究成果的主要优点和存在的不足然后。根据现实中电力系统低频振荡出现的新特点,提出了低频振荡的机制问题。即：低频振荡的研究需要解决五个问题,最后结合控制科学、结构动力学和电力电子技术等其它学科或领域已有研究成果,重点给出了电力系统低频振荡在分析方法和控制策略等研究方面的新思路,比如：模态分析法、同步相角测量法、储能法。     

火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性

我国电网在大联网中出现了超低频振荡现象.为了分析这种振荡的影响因素,以单机无穷大系统为例.给出火电厂锅炉、汽轮机、调速系统以及发电机、励磁系统的数学模型.推导获得整个系统线性化模型下的系数矩阵.并利用特征值分析法对火电厂动力系统与电力系统超低频振荡的相关性进行了研究.对不同参数情况进行计算分析.结果表明:在超低频段.火电厂动力系统振荡模式与转子振荡模式之间有可能存在弱相关性.所以在超低频振荡分析中需要注意这一问题.     

异步联网下云南电网低频与超低频振荡综合抑制策略

异步联网后,云南电网出现了长时间的超低频振荡(Ultra-Low Frequency Oscillation,ULFO)现象.通过对水轮机调速器(Turbine Governor,TG)PID参数的整定,ULFO现象得以有效抑制.但随着TG参数的修改,电网出现了一些隐性问题,如TG与发电机励磁调节器(Generator...     

利用储能抑制互联电力系统联络线功率振荡的研究

在Δδ-Δω相平面上分析了利用储能抑制系统功率振荡的可行性及物理意义,证明了在单机无穷大系统中,储能按与转速差成反相相位或与发电机功角成-90°相位输出有功功率时,可以有效地为系统提供阻尼转矩。接着给出了用留数法设计阻尼功率振荡控制器参数的过程。以留数法为指导,分析了储能安装地点和反馈输入信号对抑制功率振荡效果的影响,得出了储能安装在联络线两端比安装在联络线中间具有更好的阻尼效果,以及采用相角差作为反馈输入的控制效果优于以线路功率作为输入信号的结论。由于实际电力系统中,系统相角差物理意义较模糊且不易测量,提出了一种以合成功角差作为反馈输入的控制方法,在潮流反转、发电机出力变化等多种工况下验证了所提出的控制方法的有效性。