基于自编码器与长短期记忆网络的宽频振荡广域定位方法

高比例新能源与高比例电力电子设备引发的宽频振荡问题日益凸显,而现有基于同步相量数据的振荡监测方法受到现有通信带宽的限制,难以对频率在数赫兹至数百赫兹范围内的宽频振荡进行全局化监测。为此,提出一种基于自编码器信号压缩与长短期记忆(LSTM)网络的宽频振荡广域定位方法。该方法利用自编码器的数据压缩与解码还原能力实现宽频振荡信号的广域监测分析。首先,在子站对电力系统量测信号进行编码压缩,在现有带宽下实现宽频振荡信号的传输,并有效降低振荡数据的冗余度。然后,在主站侧,可直接基于压缩数据生成特征矩阵,利用LSTM网络定位振荡源。此外,主站还能解码子站上传的压缩数据,并根据需求利用压缩数据或解码还原数据,从而进行宽频振荡的分析与控制。最后,全面考虑次同步、超同步以及中高频段的宽频振荡,并计及负荷变动和随机噪声进行仿真,所得结果表明该方法具有较高的还原与定位精度以及较好的抗噪性能。     

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。     

多功能宽频测量装置的设计与实现

针对电力电子化电网电气量的宽频特征,设计了多功能宽频测量装置。基于高速同步采样优化,该装置集成宽频振荡检测、同步相量测量和宽频（间）谐波测量等功能。该装置综合运用暂态量、相量、有效值等算法模型,可提高对于不同信号结构宽频电气量的监测能力,兼顾平稳和非平稳工况,实现0~2 500 Hz范围内工频、非工频分量和振荡功率的全面检测,为宽频电气量的产生机理、传播路径、分析控制等研究提供针对性的数据。文中实现的多功能宽频测量装置已通过测试并试点应用。     

基于全控型变流器件的发电机组次同步振荡抑制方法

介绍一种采用全控型变流器件的发电机组次同步振荡抑制方法,该方法以发电机组的转速信号的变化量为控制量,将该转速信号变化量经控制器进行滤波、移相、比例放大、运算处理,得到以电压同步信号为基准控制变流功率单元的控制信号,使全控型变流装置产生次同步模态调制电流,该电流经功率传输单元影响发电机组的转速,达到抑制发电机组次同步振荡的目的。     

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。     

电力系统宽频相量测量装置的设计及测试

近年来,云南电网经过多回直流与南方其他四省区电网联网,网内新能源大规模接入,电力系统正向电力电子化趋势发展,多样化电力电子设备、传统电力设备、输电网络三者之间交互作用会引起电力系统多模态宽频带振荡问题.本文设计了一款宽频相量测量装置(WPMU),提出宽频相量测量装置(W-PMU)的硬件结构及其能基本功能,满足同时开展基...     

面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置

快速实时测量宽频相量对于宽频振荡抑制有着重要意义。然而,已有宽频相量测量装置主要面向监测类应用,响应速度慢。研制了一种面向宽频振荡抑制的宽频相量测量装置。该装置采用加窗插值离散傅里叶变换算法,实现多模式宽频相量测量;采用较短时间窗缩短算法的动态响应时间;通过2个数字信号处理器并行计算分别完成基波和谐波/间谐波相量测量。通过性能测试发现,所研制的宽频相量测量装置响应速度快、准确度高,能满足宽频振荡抑制等应用对相关性能的要求。     

基于VSC的双馈风电场群宽频带次同步谐振抑制作用分析与实验

双馈风电场的次同步谐振频率具有宽频时变特性,为其抑制带来了难题。对此,基于并联型电压源换流器(VSC)技术,设计了双馈风电场群宽频带次同步谐振的抑制装置,并将其安装于风电场群的汇集线上,将抑制装置等效为受控源,给出了分析该装置抑制双馈风电场次同步谐振作用的等值电路的一般形式和简化形式,通过次同步电流的响应方程揭示了其抑制次同步谐振的作用。该装置测取汇集线的次同步电流作为馈入信号,采用宽频滤波器并进行相位补偿的方案提取振荡模态,调整其幅值和相位后,向系统中注入次同步阻尼电流,通过增强系统阻尼实现抑制。不同工况下的数字-物理闭环仿真实验结果表明,通过参数优化设计,该装置能快速、准确地动态检测出宽频带次同步谐振信号并实现有效的抑制,可集中解决大型风电场群的时变次同步谐振。     

高比例风电并网系统次同步振荡的广域监测与分析

现代电网中基于电力电子接口的新能源比例逐年提高,电力电子设备与电网之间相互作用引起的次同步振荡问题也日益突出.广域监测系统可实时获取次同步振荡的数据,为次同步振荡的在线分析和预警提供了重要手段.该文针对基于数据驱动的新能源并网系统中次同步振荡实时分析,构建了次同步振荡广域监测系统的基本构架,该系统主要由次同步相量监测装...     

基于PAC平台的高精度宽频测量装置研制

随着新能源和新技术设备并入,给电网带来大量的谐波、间谐波和功率振荡污染,影响供电系统和用电设备的安全稳定运行。在此针对原有同步相量测量装置不足,并结合当前精确监测的新要求,研制了一种基于可编程自动控制器(PAC)平台的高精度宽频测量装置。该装置以高速采样为基础,运用宽频通信协议、快速傅里叶变换(FFT)修正算法和高速采样技术,能够对电网中宽频域范围内基波、谐波、间谐波和功率振荡信号进行实时动态监测。基于PAC平台的高精度宽频测量装置通过了多项监测试验。试验结果表明,应用于变电站的高精度宽频测量装置可以顺利完成数据的精准采集、计算、上送、存储、分析和实时通信等功能,可满足电力电子化电网运行监测的需求。     

EEMD在煤矿电网暂态电能质量中应用研究

随着越来越多的电力电子设备等非线性装置运用于电力系统中,造成煤矿电网电压和电流畸变,产生电压暂态变化等现象,使电能质量问题越来越严重。本文深入研究基于总体经验模态分解EEMD的HHT理论,将该理论应用于稳态(谐波、间谐波)、暂态(电压暂降、电压暂升、电压中断、振荡暂态、脉冲暂态等)以及复合扰动信号等电能质量扰动信号检测和分析。仿真证明该理论有效克服了扰动信号分解过程中产生的模态混叠现象,能够得到清晰的分量,对电能质量进一步研究提供依据。     

基于全球定位系统和锁相环技术的同步相量测量装置的实现

电网实时相量监测系统对于电力系统的状态估计、稳定监控具有重要意义。着重介绍电网实时相量监测系统中的基本功能单元——同步相量测量装置的原理和实现方法。该装置将全球定位系统和锁相环技术相结合,既保证了不同测量点被测相量的同步采样,又保证了各测量点对被测相量信号的采样频率能自适应地跟踪电网频率变化,使相量测量精度进一步提高。介绍基于离散傅里叶变换的电压相角计算方法,给出了发电机功角的计算公式。该装置可对电网重要节点的电压(幅值、相角)以及发电机的功角进行实时同步测量,并将测量结果实时送往监测中心,实现全网运行状态的实时监测。     

新疆大规模风电汇集地区的次同步振荡控制方法研究

新疆哈密地区是风光火打捆、直流送出的复杂电网系统,电力电子设备大量应用带来的次同步谐波使得该地区次同步振荡问题越发严重。为此,通过分析次同步振荡识别判据,结合现有稳控装置支持次同步振荡控制功能的升级方案研究,提出了针对性的次同步振荡控制策略,包括结合机组模态频率特征和不结合机组模态频率特征两种方式。通过次同步振荡频率成分判据分析、启动门槛设定和启动确认等设计步骤,研制开发了新的次同步振荡安全控制装置;基于现场近百次的同步振荡事故验证,该装置全部正确动作,有效地抑制了哈密地区电网的次同步振荡,保证了电网的安全稳定运行。     

风火联运经直流外送系统的次同步振荡抑制研究

风火能源联运经直流外送输电技术已成为解决远距离输电的理想解决方案,为抑制风火联运系统产生的多模态次同步振荡问题,挖掘含储能全控型柔性交流输电装置对次同步振荡的抑制能力,提出了一种基于储能型静止同步补偿器(STATCOM/BESS)的抑制方法。首先利用特征值分析法得到参与矩阵,根据STATCOM/BESS控制参数在各振荡模态下对应的参与因子,探究各控制参数在对各个振荡模态的影响当中所占比重;其次,利用STATCOM/BESS的电流解耦能力,在电流内环控制回路附加改进ADRC阻尼控制器抑制多模态振荡,并采用改进量子粒子群算法对控制器参数进行优化;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了方法的有效性及适应性,表明该抑制策略能够有效抑制风火能源联运经直流外送系统的次同步振荡问题,提高系统稳定性。     

动态条件下的同步相量测量算法的研究

考虑到电力信号的动态特性,利用泰勒级数对电力信号的时变相量进行建模,并利用相邻采样数据窗的相量测量值来表示相量导数,以此相量导数来修正系统动态特性对相量测量精度的影响。仿真计算以及现场数据的分析研究表明：该同步相量测量算法提高了多种动态条件下(如低频振荡和频率偏移等情况)对信号相量进行测量的精度,与传统相量测量方法相比,虽然运算量有所增加,但仍能够满足现场在线应用的要求。     

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.     

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。     

面向电力电子化电网的宽频测量技术探讨

高压直流输电、柔性交流输电系统(FACTS)的应用以及新能源大规模并网为电网引入了大量电力电子设备,给电网注入了大量的间谐波和高次谐波等宽频信号,使得电网逐步呈现电力电子化的发展趋势。现有的测量设备重点关注工频信号测量,无法应对宽频信号测量所提出的挑战。文中分别从现有测量设备的局限、相量测量单元(PMU)升级改进的局限和高频信号测量的局限三个方面分析了现有测量技术的现状,针对性地提出了宽频测量技术总体方案,设计了总体架构,并讨论了具体实现所涉及的宽频信号范围限定、采样频率选择、数据处理机制设计、数据传输协议和同步对时等关键问题,研发了原型装置并在变电站试点应用,验证了宽频测量技术的可行性。文中研究能够为电力电子化电网提供新的监测手段,保障电网安全稳定、推动新能源大规模应用,同时进一步推动二次设备集成整合,降低变电站建设成本。     

适用于电力系统非平稳功率振荡信号特征提取的自适应迭代滤波算法研究

规模化新能源并网及大容量电力电子设备的应用使得电力系统功率振荡表征出很强非平稳特性。该文提出了一种适用于电力系统非平稳功率振荡信号特征提取的自适应迭代滤波算法。自适应迭代滤波算法利用Fokker-Planck方程构建滤波函数,经滤波筛选获取具有平稳特征的本征模态分量,算法具有坚实的数学基础,能够有效避免经验模态分解算法存在的模态混叠问题。首先利用自适应迭代滤波算法分解得到振荡分量,对各分量进行Hilbert变换,实现振荡特征参数的提取。测试信号、仿真信号及实测数据分析结果证明了该文方法的有效性,与经验模态分解的对比结果充分验证了该方法在电力系统非平稳功率振荡特征提取中的强适应性。