基于振荡能量的低频振荡分析与振荡源定位:（二）振荡源定位方法与算例

系统的总能量与振幅对应,产生能量的元件对振荡衰减的贡献为负,可认为是振荡源。负阻尼发电机以及外施周期性扰动所在元件都会产生能量,文中推导了发电机上外施扰动产生能量的表达式。根据网络中的能量流,找到产生振荡能量的能量源,能量源就是振荡源。在振荡源处采取控制措施可有效抑制振荡。在分析网络中的能量源以及能量流动的基础上,提出了利用电网中的振荡能量流定位振荡源的方法。该方法只需要广域测量信息,可在线应用。仿真结果以及实际电网振荡事故分析的结果验证了该方法的有效性。     

抑制超低频振荡的储能控制策略EI北大核心CSCD

结合云南电网异步联网后出现超低频振荡现象,提出了抑制超低频振荡的储能控制策略。首先,基于Prony算法建立了振荡程度评价指标,应用于超低频振荡的分析与抑制。接着,提出了储能参与超低频振荡抑制的控制方式,使储能动态响应系统频率偏差变化,为系统频率振荡提供正向阻尼。然后,考虑超低频振荡抑制效果和减小储能容量需求,建立了储能控制参数优化模型,以提高储能参与超低频振荡抑制的技术经济性。最后,基于云南电网数据进行算例分析,其仿真结果验证了所提方法的有效性。     

区域电网低频振荡主导模式的检测方法

提出了一种基于实测的功角曲线检测区域间低频振荡模式的新方法,这种方法能有效检测出互联系统的区域间主导低频振荡模式,因此可以对扰动下的系统进行有效的分析。大系统算例结果表明,所提方法能准确的检测识别出系统主导区域间低频振荡模式,其结果与综合稳定程序（PSASP）计算出的结果一致,从而验证了所提新方法的正确性和有效性。     

基于振荡能量的低频振荡分析与振荡源定位:（一）理论基础与能量流计算

提出了一种基于振荡能量的低频振荡分析方法。该方法通过网络中的振荡能量流评估元件的阻尼特性、定位负阻尼发电机和外施周期性扰动的位置。文中首先证明了发电机能量消耗和其阻尼转矩的一致性。然后利用广域测量信息,建立了不需要构造能量函数的网络中振荡能量流的计算公式。由于流入支路的振荡能量包含支路暂态能量的变化以及支路消耗或产生的能量,因此提出了一种计算能量流的实用方法,以减少其中的暂态能量分量,而只计算出支路消耗或产生的能量。由于系统的总能量与振幅对应,因此消耗能量的元件对振荡衰减的贡献为正,具有正阻尼,而产生能量的元件是振荡源。利用发电机的能量消耗来估计其阻尼转矩系数,与阻尼转矩分析的结果相符。利用能量流即可定位振荡源。     

电力系统强迫振荡源定位的耗散能量谱方法EI北大核心CSCD

快速、准确定位振荡源是抑制电力系统强迫功率振荡的关键。为提高电力系统强迫振荡源定位精度和效率,该文提出一种基于耗散能量谱的电力系统强迫振荡源频域定位方法。该方法首先将电力系统广域测量信息进行短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT);然后,根据信号的时—频域特性,推导出时域耗散能量与时频域耗散能量间的关系,在此基础上,构建出频域耗散能量谱,论证了时域耗散能量与频域耗散能量谱的等价性;进而根据频域耗散能量谱辨识系统强迫振荡频率、定位强迫振荡源;最后,将所提方法应用到WECC179节点测试系统和ISO New England中进行仿真、验证,结果验证了所提方法的准确性和有效性。     

低频振荡模式辨识中信号非线性去趋的平滑先验方法EI北大核心CSCD

基于PMU实测信号的低频振荡模式在线辨识是阻尼控制的基础,有效去除PMU实测信号中的非线性趋势才能保证模式辨识的精度。提出了基于平滑先验法的PMU实测信号非线性去趋方法。在分析平滑先验法基本原理基础上,为适应低频振荡模式辨识中信号非线性去趋要求,对其频率响应特性进行研究,确定平滑先验法的正则化参数。采用IEEE-39节点系统时域仿真信号和某电网的PMU实测信号对所提方法进行测试,并与经验模态分解法和数字滤波法进行了比较,表明该方法能够更有效地去除信号中的非线性趋势,较大幅度地提高计算速度,同时也能提高低频振荡模式辨识精度,具有较高的实际应用价值。     

基于能量函数的电网低频振荡及扰动源定位研究

由于电力系统稳定器在实际电网中的广泛配置,常规的离线小干扰计算分析已经难以得到负阻尼或弱阻尼的低频振荡模式.然而,实际系统中仍然频繁出现低频振荡现象,根据对大量事故的分析,发现多重扰动的发生以及周期性扰动源的存在都可能引发低频振荡.构造了基于联络线的能量函数,并将能量分解为振荡分量和准稳态分量,从而对多重扰动引起的系统低频振荡进行分析,以提供可供调度人员参考的动态安全信息;并将传统的支路势能分解为周期分量和非周期分量,利用非周期分量在网络中传播耗散的方向来实现周期性强迫扰动源的快速、准确定位.实际电网仿真算例验证了所提方法的有效性和可行性.     

基于能量时空分布熵的低频振荡类型判别方法

电力系统发生低频振荡时,准确判断振荡类型对确定振荡起因和采取抑制措施至关重要。将低频振荡细分为局部振荡、区间振荡和局部—区间耦合振荡,并从熵的基本原理出发,结合不同类型低频振荡的振荡能量时空分布特性,提出基于能量分布熵的低频振荡类型判别依据。首先利用Prony分解提取主导振荡模式的电气量数据,计算各机组振荡能量并且得到振荡能量空间分布熵和标幺化标准差分类指标,然后通过增加滑动窗的方式动态反映振荡能量随时间的变化态势,对结果进行曲线拟合显示不同类型振荡能量时空分布规律,利用熵差综合分类判据对低频振荡类型加以区分。通过华北电网不同类型低频振荡仿真计算,验证了所述方法的有效性。     

基于电气距离的低频振荡关联区域和模式类型识别

对于低频振荡在线分析得到的若干个振荡模式,调度运行人员需要掌握典型振荡模式的阻尼水平,在紧急状态下根据振荡模式的类型和关联区域采取控制策略。提出了一种基于电网运行分区间电气距离的关联区域和模式类型识别方法,自动识别参与振荡两群机组的关联区域,区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过拓扑分析确定电网的运行分区,选取电压等级最高的母线作为每个运行分区的代表母线。将振荡模式两群关联机组所属的运行分区作为各群的关联运行分区,通过多端口网络等值计算各运行分区代表母线间的电气距离。将同一群中电气距离较近的运行分区进行聚合得到振荡模式两群的关联区域,根据两群关联区域间的电气距离区分局部振荡模式和区域间振荡模式。通过对实际电网在线数据的案例分析验证了该方法的有效性。     

基于负荷模式能量的电力系统低频振荡抑制策略

随着电力市场化和需求侧管理的快速发展,以及虚拟电厂聚合平台的逐步成熟,负荷可控性越来越强,为从负荷侧抑制低频振荡提供了可能。针对系统在振荡过程中出现的小干扰稳定问题,提出了基于负荷模式能量的电力系统低频振荡调控策略。构建电力系统小干扰负荷模式能量函数,从负荷的角度揭示电力系统低频振荡特性。基于负荷模式能量建立负荷的低频振荡评价指标与灵敏度指标,确定负荷参与改善系统小干扰特性的调控方式,对所有可控负荷进行排序,筛选出最优调控负荷。最后,对3机9节点系统和16机68节点系统算例进行仿真计算,结果表明所提控制策略可有效抑制系统振荡。     

基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法

如何快速准确地定位扰动源是低频振荡监测与控制的重要问题。分析了扰动源影响网内机组的机理,提出了一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源定位方法。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后通过计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位,根据电厂就地信息判据可以排查具体的扰动源机组。方法原理清晰,只需一种电气量参与计算。利用华中电网实际系统进行了仿真验证,表明方法具有较好的适用性。     

基于能量角度的共振机理电力系统低频振荡分析

电力系统共振机理低频振荡,即由于扰动的频率与系统自然振荡频率共振而发生的系统大幅度功率振荡,已被证明可较好地解释实际系统中发生的一些非负阻尼机理功率振荡。作者从能量角度分析了电力系统在发生共振机理低频振荡过程中内、外能量的变化关系和特征。采用仿真软件Matlab对河北南网安保线的功率振荡进行了仿真和能量分析,其结果可更清晰地展示振荡的物理过程,有助于更好地理解和认识电力系统共振机理低频振荡。     

低频振荡扰动源机组的自动定位方法

由于中国电网规模庞大,低频振荡现象时有发生,如何快速确定低频振荡扰动源机组并及时将其切除,对保障电网的安全稳定运行意义重大。提出一种自动确定低频振荡扰动源机组的定位新方法,利用三次样条插值函数对电压极大值进行曲线拟合,提取各发电机出口低压侧电压中的低频振荡扰动变量,利用顺序相似度函数提取各低频振荡扰动变量间时差和先后次序,进而确定低频振荡扰动源所在位置。通过一个4机无穷大系统模型的仿真分析,验证该方法的正确性和准确性。理论分析和仿真结果表明:该方法能够快速自动确定低频振荡扰动源机组的位置;可大大减少低频振荡在电网中的持续时间。     

基于能量函数的强迫功率振荡扰动源定位

持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫功率振荡,其共振时的稳态表现形式与系统弱阻尼自由振荡非常相似。文中基于线性化的系统运动方程建立能量函数,分析了强迫功率振荡共振稳态时线性化系统中的能量转换特性,从能量变化的角度阐述了强迫功率振荡与系统弱阻尼自由振荡的区别。通过对2机系统的分析,阐述了借助系统中的能量转换特性识别强迫功率振荡扰动源所在位置的基本原理。基于结构保留的多机系统,将能量函数推广到关键支路和节点,以借助网络动态信息在线识别强迫功率振荡扰动源的大致方向或位置。4机2区系统和新英格兰10机39节点系统的仿真算例验证了所提出的方法的有效性。     

共振型低频振荡扰动源定位方法综述

共振型低频振荡是较常见的一种低频振荡,当发生共振型低频振荡时,迅速找到扰动源的位置并能有效切除,对电网的稳定安全运行有重大意义。文中对扰动源定位的3种方法进行研究,比较各自的优缺点,提出共振型低频振荡扰动源定位的新策略,该策略可根据电网实际情况选择定位方法对扰动源进行准确定位。     

基于Prony方法的电力系统低频振荡分析

电力系统低频振荡时常发生,准确提取振荡频率成为抑制其发生的前提。介绍了Prony方法的计算过程以及如何提高Prony分析方法的准确性,通过与电力系统中已有算法的比较,分析了Prony方法在电力系统中的适用性。成功的应用Prony方法检测到了PSASP中8机系统的主导低频振荡模式,算例结果表明,该方法实用、有效、准确性较高,完全能满足实际应用的需要,是一种有效的工具。     

考虑短距离电缆中行波特性的振荡波局部放电定位方法EI北大核心CSCD

由于短电缆中局部放电信号的入射波和反射波信号容易重叠,振荡波测试系统(oscillation wave test system,OWTS)一直以来对短距离电缆(小于500 m)的局部放电定位的精度较低。为实现短电缆中缺陷的精确定位,提出了新的振荡波局部放电定位方法:采用高带通Rogowski线圈与宽带通示波器实现局部放电信号的捕捉,并对单个局部放电信号特征频率连续小波分解与能量峰值识别算法相结合的方式,优化对局放单脉冲波形的识别,同时根据多组样本的分布情况进行聚类分析,提高短电缆缺陷的定位精度。根据所提出的方法,对64 m交联聚乙烯短电缆中制造2处缺陷,并搭建实验对缺陷进行定位。结果表明,该方式能够准确地探测出距离电缆首端32 m处及61 m处的缺陷,误差范围控制在2%,较大程度提高OWTS对短电缆的定位精度。     

列车混运的车网系统低频振荡建模与分析EI北大核心CSCD

电气化铁路中,瞬态直接电流控制(transientdirect currentcontrol,TDCC)和d-q解耦控制(d-qdecoupling control,DQDC)等不同控制类型的列车尚未建立统一坐标下的模型,难以进行多控制类型列车混合运行工况下的车网系统低频振荡研究。该文在d-q坐标下建立TDCC列车单相变流器小信号阻抗模型,实现与DQDC变流器模型坐标系的统一,并计及现有TDCC变流器模型中所忽略的控制结构。之后,推导TDCC单相变流器的d-q解析模型,基于此揭示TDCC列车单独运行时系统的低频振荡机理,阐明了所建模型运用于低频振荡分析的准确性优势。进一步地,进行不同控制类型列车混运工况下系统的低频振荡分析。最后,通过时域仿真和半实物实验验证所建模型的准确性和理论分析的正确性。     

光伏电站自抗扰附加阻尼控制抑制低频振荡策略研究EI北大核心CSCD

大规模光伏电站并网对电力系统阻尼影响显著,同时也为抑制低频振荡提供了新途径。为此提出了基于自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)的光伏电站有功附加阻尼控制。采用复数力矩系数法推导了光伏电站ADRC附加阻尼控制对发电机阻尼系数的影响,在DIg SILENT中搭建了含光伏电站ADRC附加阻尼控制的电力系统,并进行了仿真验证。在单机无穷大系统中,对比了传统PI控制器与ADRC控制器对低频振荡的抑制效果,结果表明ADRC控制器效果更为优越;在4机2区域系统中仿真了不同联络线功率和光伏电站并网容量下控制效果,表明ADRC控制器不仅有效抑制联络线的功率振荡,而且抑制了邻近同步发电机的有功振荡,且随光伏容量增大抑制效果也越明显,同时具有较强的鲁棒性。     

基于能量变化率的电力系统低频振荡预警研究

电力系统低频振荡是影响电网安全稳定的重要问题,迅速发展的广域测量系统（WAMS）为低频振荡的预警研究提供了契机。文章从能量角度出发,详细分析了不平衡能量变化率与低频振荡幅度之间的关系,从而提出1种分析低频振荡的新方法。该方法能够简单快速地判断扰动是否会引起增幅低频振荡,并且及时给出预警。在四机两区域系统中进行仿真计算,结果验证了该方法的有效性。