基于改进CNN-LSTM的电力系统宽频振荡辨识

宽频振荡的强非线性和强时变性会导致参数准确辨识困难,提出了改进CNN-LSTM神经网络的参数辨识方法。首先,采用卷积神经网络（CNN）提取输入的宽频振荡信号的振荡特征,并通过Softmax分类器输出振荡模态数量。然后,根据模态数量对长短期记忆网络（LSTM）辨识的模态个数进行定阶;同时,通过对CNN输出矩阵进行1×1卷积运算替代LSTM中的矩阵乘法,实现LSTM模型对高维输入的可行性。最后,以卷积运算结果作为LSTM的输入,辨识振荡频率和衰减因子。实测数据分析结果证明改进的CNN-LSTM对宽频振荡的频率和衰减因子都具有较高的辨识精度,在处理宽频振荡频率漂移现象和衰减因子突变等问题上有突出的优势。     

高比例新能源电力系统多模态振荡监测方法及装置设计

新型电力系统正向高比例新能源和高比例电力电子设备(双高)方向发展,电力电子设备引起的宽频电磁振荡日益显著.为了能够掌握宽频电磁振荡的动态变化行为,提出了能够适应多个电磁振荡模态的同步相量监测方法.该方法通过振荡模态监测环节从电压/电流信号中粗略筛选出振荡频率,以此频率作为中心频率自适应动态构建模态滤波器;然后对采集...     

高比例新能源电力系统振荡机理及其分析方法研究综述

高比例新能源通过大量电力电子变换器并网给电力系统的动态特性带来影响,一些振荡问题逐渐凸显.是目前电力电子化电力系统领域广受关注的重要问题之一.为了深入研究高比例新能源电力系统的振荡问题,对新能源电力系统振荡机理分类和振荡分析方法展开介绍.首先借助LC振荡电路从解析角度对负阻尼振荡、强迫振荡(外共振)和自谐振(内共振)等...     

基于RBF和TFT的自适应宽频振荡监测方法

近年来,随着可再生能源的大力发展,电力电子设备的渗透率越来越高,电力系统的振荡特性逐渐呈现出宽频化特征,而现有的广域监测系统(WAMS)面向工频分量,难以满足宽频振荡监测、控制、保护的需求。为此,本文提出了一种基于径向基(RBF)神经网络和泰勒傅里叶变换(TFT)的宽频振荡监测方法,实现了宽频振荡信号的精确估计。首先,利用离散傅里叶变换(DFT)进行初步估计,然后采用TFT精确计算宽频振荡信号的参数。为降低TFT算法的计算量,本文将RBF神经网络用于噪声强度估计,根据噪声大小自适应确定数据窗长。最后,对大量仿真数据及河北沽源和新疆哈密的实测振荡数据进行了验证,结果表明即使在噪声较大时,RBF神经网络的拟合效果也十分出色,文中方法的精确性仍然较高,因此,有望在未来应用于工程实际中。     

含高比例新能源的电力系统低频振荡分析与抑制综述

随着碳达峰、碳中和目标的持续推进,由火力发电主导的传统电力系统逐步转变为以新能源为主体的新型电力系统。然而,高比例新能源的接入不仅会改造传统机组的低频振荡特征,亦会引入“类机电振荡”。为深入综述该问题,从电力系统潮流、惯量和动态交互的角度,分析了新能源并网对低频振荡的本质影响因素。针对不同的低频振荡类型,系统梳理了对应的产生机理及分析方法。进一步地,在新型电力系统“源-网-荷-储”架构下,对比分析了各类低频振荡抑制方法及其作用效果。最后,针对低频振荡影响因素、振荡机理及其分析与抑制方法的最新研究成果进行总结与展望。     

高比例电力电子电力系统宽频带振荡研究综述

随着电力电子设备在电力系统中所占比例的日益提高,电力系统的动态特性发生了巨大变化,多样化设备在多时间尺度下的交互作用,使得频率覆盖次同步、超同步、高频带的电力系统宽频带振荡问题逐渐凸显。该文将首先总结高比例电力电子电力系统宽频带振荡的新特征,对谐振类和控制振荡类宽频振荡问题进行说明,然后对电力电子设备、同步发电机及电力网络间交互作用的研究成果进行总结与归纳,对模态分析法、阻抗分析法等电力系统宽频带振荡分析方法的基本原理和适用性进行说明,最后提出高比例电力电子电力系统宽频带振荡领域未来的研究方向。     

电力系统宽频测量装置技术规范解读及应用展望

高比例新能源和高比例电力电子设备的接入,产生了大量间谐波信号,并引发一系列宽频域振荡事件,严重影响了电网的运行安全,现有测量技术局限于工频信号测量,无法实时监测宽频振荡等间谐波信号。文中以《电力系统宽频测量装置技术规范》发布为契机,介绍了宽频测量技术的提出背景、装置功能定位及相关术语定义,从宽频信号的采样频率、数据测量、宽频振荡监测、数据传输以及数据录波等方面讨论了宽频测量装置的功能和性能,论述了装置工程应用的方案、应用场景和应用展望,总结了标准制定中存在的问题及下一步研究方向,为宽频测量装置的工程应用提供指导和参考。     

新能源电力系统次同步振荡问题研究综述

随着风力发电等新能源并网容量的增加,大功率电力电子技术的广泛采用,以多源多变换复杂交直流系统为组成架构的新能源电力系统逐渐形成,由此引发的次同步振荡新问题不断凸显,次同步振荡的概念和内涵不断延伸,它们的起因、表现形式、影响程度、监测和抑制方法等诸多错综复杂的问题再一次引起世界范围的广泛重视。本文首先总结新能源电力系统次同步振荡的基本问题与发展态势,并剖析我国次同步振荡问题的特点与表现,最后提出当前次同步振荡研究中的新问题,以及在抑制技术等方面面临的挑战与应对措施,以期推动我国次同步振荡问题的研究。     

适应高比例新能源发展的电力市场容量保障机制分析

随着全球电力系统的低碳转型,在现有电力市场框架下,能否通过市场机制释放合理价格信号来保障电力系统中灵活性电源与可靠性后备容量的充裕性,是否需要设置容量保障机制,以及如何进行容量保障机制设计,已成为维持电力系统可持续性发展的重要课题.文章首先讨论了高比例新能源电力系统采用单一能量市场模式可能出现的发电充裕性问题,通过构建...     

含高比例新能源的电力系统频率稳定研究综述

作为“双碳”战略目标的关键载体,含高比例新能源的电力系统具有惯量水平低、调频能力差、抗扰性能弱等特征,对频率稳定带来了全新挑战,迫切需要深入认识能源转型背景下的频率稳定形态。该文按照“建模分析—稳定评估—调频控制”的路线,归纳近年来国内外关于频率稳定的研究及其应用进展。首先,梳理现有频率稳定定义的特点,将其引申为考虑暂态频率安全的广义频率稳定概念,分析含高比例新能源电力系统的频率响应过程;按照系统全局频率和网络节点频率两个视角分析现有特性建模与分析方法,分别总结频率稳定性、频率安全性的评估方法与评估指标,初步建立考虑频率时空分布特性的节点频率安全性指标;列举并归类源网荷储多主体参与系统调频的控制策略,分析相关频率调控措施的特点;最后,结合现有研究进展,对含高比例新能源的电力系统在频率响应特性建模、频率稳定机理评估以及频率稳定协调控制方面的未来发展方向和研究趋势进行展望。     

计及数字控制延时影响的含PMSG电力系统的宽频振荡z域阻抗判据研究

随着大量数字控制被应用于永磁直驱风电机组,受数字控制延时影响,含永磁直驱风电机组电力系统的宽频振荡问题日益突出。为了深入分析宽频振荡失稳机理以及快速准确地评估系统稳定性,提出了一种新的阻抗建模方法和稳定性判据。首先,基于精确离散化方法将含有延时环节的永磁直驱风电机组以及受端交流电网中的系统元件分别建模成锁相环坐标系下的z域阻抗模型。根据电路原理,将所有系统元件聚合成z域聚合阻抗模型,以此作为后续理论发展的模型基础。然后,基于盖尔圆定理,提出广义禁区判据来分析系统稳定性。最后,在Matlab/Simulink中搭建含永磁直驱风电机组的改进IEEE 3机9节点模型验证所提方法的有效性。     

高比例新能源电力系统有功功率与频率控制研究综述及展望

随着“碳达峰·碳中和”战略目标的推进以及新型电力系统建设逐步开展,以风电、光伏为代表的新能源持续快速发展,大规模新能源的强不确定性和随机性对电力系统安全稳定经济运行构成了巨大考验。首先,深入分析了高比例新能源电力系统有功功率与频率控制在实时平衡、调频资源、市场发展、安全防御等方面面临的形势与挑战;其次,介绍了多控制区协同控制、多类型资源有序调用、经济调度与自动发电控制的协调配合、安全事件检测与防御、智能化与新技术5个方面的核心问题和研究进展;最后,围绕多控制主体有功频率控制、海量泛在资源协同控制、辅助服务市场闭环控制、风险防御能力提升、人工智能技术深化应用等重点研究方向进行了探讨和展望。     

高比例新能源电力系统灵活性资源充裕性评估分析

随着我国实现双碳目标的提出,未来会有更高比例的新能源接入电网。提出了一种用于对含高比例新能源的电力系统灵活性资源的充裕性进行评估的分析方法。所提出的灵活性资源的充裕性指标可以根据净负荷变化的周期曲线特征来评估灵活性容量需求与运行备用需求的关系。所提周期曲线模型可以表示净负荷变化量和变化率的发生概率。因此除了可以评估含高比例新能源的电力系统的充裕性外,还可以评估灵活性资源的充裕性。最后,通过模拟典型的电力供需平衡场景对所提方法的指标进行了仿真验证。     

基于变分模态分解和压缩感知的电力系统宽频振荡监测方法

随着“双碳”目标的提出，未来电力系统会有更高比例可再生能源及电力电子设备并网，会引发电力系统新型宽频振荡问题。因此针对电力系统宽频振荡“高噪声”和“宽频带”的特点，提出一种基于变分模态分解和压缩感知的自适应宽频振荡监测方法。对变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)方法进行改进，自适应确定模态分解数，抑制噪声分量并监测识别振荡信号的有效信息。若监测到宽频振荡，将降噪处理后的宽频振荡数据通过压缩感知(compressed sensing, CS)方法上传，在调度中心对压缩数据进行重构，精确恢复宽频振荡信号，方便调度主站后续分析处理。算例表明所提方法可在高强度随机噪声的情况下保持宽频振荡监测的质量，克服高速采样后数据传输带宽的限制，并在实际电力系统宽频振荡信号监测中有良好应用。     

适应宽频振荡的风电并网系统主动阻尼技术综述

基于电力电子变流器的风电并网系统具有非线性、多时间尺度特征,受扰后易引发宽频段振荡问题,威胁系统稳定运行.如何实现宽频振荡的快速主动阻尼已成为风电并网系统中最受关注的问题.同时,随着直流输电系统等柔性设备接入电网,风电并网系统宽频振荡强交互、多模态特征逐渐凸显,这对风电并网系统宽频振荡阻尼技术提出了更高的要求.鉴于此,...     

一种用于电力系统低频振荡抑制的新能源电站阻尼注入控制器设计及特性分析

提出了一种基于新能源电站本地阻尼注入的电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)。该稳定器设计的基本思想是通过检测新能源电站端口频率信息,构建调制其输出有功或端口电压的补偿控制,依据系统功率平衡的原理,从而间接调节同步机组电磁功率输出达到抑制系统低频振荡的目的。所提出的有功功率和电压的阻尼注入控制采用统一的“增益+滤波+相位补偿”结构,其中相位补偿环节仅补偿频率测量及滤波环节在低频振荡频段的相移,无须外部电网的信息。同时基于构建的两机系统的扩展Heffron-Phillips模型,通过阻尼转矩法分析说明了光伏电站与同步发电机不同电气距离及控制参数变化情形下所提控制器均能提供较好的阻尼。最后,在Matlab/Simulink中搭建了含高比例光伏发电的四机-两区系统的仿真模型,验证分析考虑不同光伏渗透率、光照强度、接入点等场景下,所提出有功和电压阻尼注入控制的正确性及有效性。     

新能源经柔直送出系统的次同步振荡分析与抑制

2020年9—10月份,我国华北地区某新能源经柔直送出系统出现了2～6 Hz的持续振荡,导致风电机组频繁脱网和设备损坏。该文利用现场录波数据建立系统等效阻抗网络模型,解释次同步振荡的发生原因。为解决该问题,提出在风电机组变流器控制中嵌入次同步陷波环节的振荡抑制方法,依据实测数据进行参数设计,并进行现场实施与测试。多种工况下的实测结果表明,次同步陷波环节可有效抑制振荡且不影响风电机组的正常运行。该方法易于设计和实现,为解决类似问题提供一种高效实用的方案。     

基于柔性计算的高比例新能源环境下的电力电量平衡

为解决高比例风光接入给电源规划带来的不确定性问题,提出了一种适用于新能源占比高的能源互联网的电力电量平衡方法。首先将源网荷储用柔性参数的形式描述,并定义了柔性参数的计算法则,在电力电量平衡计算实际场景下用柔性不等式代替了传统的电力电量平衡条件,将不同类型的能源以及电网中源网荷储的不同组成按照其柔性边界进行统一计算。算例验证了基于柔性运算的电力电量平衡方法可应用于系统规划,并且具有良好的经济性、适应性和灵活性。     

构网型控制在提升高比例新能源并网系统振荡稳定性中的应用

为了研究能够支撑新能源系统稳定运行的构网型与跟网型机组间比例关系,首先以单风场并网系统为例,分析了跟网型和构网型机组的并网动态特性;然后从保持并网风场在低频和次同步频段内振荡稳定性的角度,提出了风场内配置构网型机组容量的计算原则;在此基础上基于三机九节点算例系统,探究了100%新能源构成系统稳定运行的可行性,研究了系统内构网型机组的比例和位置等因素对系统动态特性的影响。研究表明,在风场内配置少量构网型机组即可有效改善弱电网下风场的次同步振荡问题,场内构网型机组的配置容量主要受低频模态稳定性的约束;在100%新能源系统内,构网型控制对远端跟网型机组支撑不足导致的次同步振荡是决定构网型控制需求的关键约束。