基于同步相量轨迹拟合的电力系统次同步/超同步振荡的实时参数辨识EI北大核心CSCD

基于同步相量数据的次同步振荡参数辨识可有效监测次同步振荡的动态过程。该文提出一种基于同步相量轨迹拟合的电力系统次同步/超同步振荡的实时参数辨识方法。通过求解超定非线性的同步相量轨迹拟合方程组,能准确得到频移基波、次同步和超同步分量的频率、幅值和相位。该方法利用各分量对应的同步相量正负频率部分耦合而成的椭圆轨迹特性,仅依据100ms的同步相量数据序列即可进行高实时性的参数辨识。所提算法相比现有算法的优势在于,一方面可辨识与次同步分量耦合的超同步分量参数;另一方面超短数据窗大幅提升了算法实时性,并克服了频谱分析法的频率分辨率受限问题。模拟同步相量测量终端(phasor measurement unit,PMU)数据和实际仿真数据的对比分析结果表明,所提方法可准确获取基波和次同步/超同步振荡参数,并有效实现次同步振荡的动态实时监测。     

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。     

高精度快速负序算法的研究

现有的快速负滤序算法在电网频率偏时精度不高,具有较大的不平衡输出,这将对利用负序分量作为保护动作特征的原理带来不利影响。文中提出一种新型的、高精度的故障分量－综合负序矢量的概念,并给出综合三相负序分量的实时算法。综合负序矢量是构成空间矢量坐标系统的空间分量。它具有不受系统振荡,频率偏移和负荷波动的影响的特点,是一种理想的故障分量,尤其适用于分析电网振荡中的不对称故障,理论分析和ＥＭＴＰ仿真都证明该     

基于频域动态模型的同步相量测量算法

考虑到电力信号的动态特性,电力信号基波分量的幅值与频率也可能随时间变化。基于频域动态模型,提出一种利用同一数据窗对不同频点滤波器的响应来修正离散傅里叶变换法(discrete Fourier transform,DFT)估计结果的同步相量测量算法,分别应用理想信号以及PSCAD/EMTDC仿真信号来检验算法的性能。仿真结果表明,虽然需要增加有限的运算量,但与以往算法相比,所提出算法在低频振荡、频率偏移等动态条件下,能够消除或减弱电力信号基波分量的时变性并大大提高信号的相量测量精度。     

低频振荡过程中励磁系统阻尼特性分析方法

基于相量测量装置(PMU)实测数据,通过对励磁电流振荡分量和机组转速(频率)振荡分量进行相关性分析,提出了一种机组振荡过程中励磁系统(含主控制和附加控制)整体阻尼特性的计算方法.该方法不依赖于励磁系统及其控制参数的准确性.实际算例表明,所述方法能够检验励磁系统及其控制参数的合理性,并为负阻尼低频振荡源的定位分析和控制提供可靠参考.     

基于综合相量的电力系统振荡频率实时测量

提出了一种基于综合相量幅值和相位变化规律实时测量电力系统振荡中振荡频率及瞬时频率的算法,利用三相电流经相应变换获得综合相量。算法经过严格的数学推导,没有近似处理。理想情况下只需要两个采样间隔即可以完成频率测量。仿真计算结果表明,频率测量结果有较高精度。算法对于改善保护及电力系统安全自动装置在振荡中的性能具有实用性。     

基于Rife-Vincent窗和同步相量测量数据的风电次同步振荡参数辨识

随着电网中风力发电渗透率的增加,电力系统发生次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)的可能性显著增加,报道显示次同步振荡给电力系统设备安全和稳定运行带来重大挑战,如何准确地辨识SSO参数对抑制SSO至关重要。为了利用同步测量数据并提高计算精度,减少频谱泄漏和栅栏效应对辨识的影响,提出一种利用复数域同步相量数据的SSO关键参数辨识方法。首先,通过频谱分析得到复数域含SSO信号加窗同步相量的表达式,并推导得到系统基频分量和SSO分量在频域中的特征;然后基于加阻尼Rife-Vincent窗和三点插值法计算出复数域下SSO的频率、阻尼系数、幅度和相位参数。通过辨识不同条件下的仿真信号验证所提方法的有效性。仿真结果表明,相对于传统方法,该方法能更好地抑制频谱泄露和栅栏效应,具有更高的计算精度和鲁棒性。     

基于改进局部均值分解的低频振荡参数提取

针对电力系统低频振荡非线性时变的特点,提出了一种基于改进局部均值分解(local mean decomposition,LMD)的电力系统低频振荡信号分析方法。利用改进的局部均值分解,电力系统中的单一多模态测量信号可以分解为一组乘积函数(product function,PF)分量的和。每个PF分量可以表示为一个调幅(amplitude modulated,AM)信号和一个调频(frequency modulated,FM)信号的乘积。其中,AM信号可以近似当作相应振荡模态的瞬时幅值,并由此计算阻尼信息;FM信号可以通过直接正交和插值相结合的综合方法,计算PF的瞬时频率。数值仿真和实际测量信号的计算结果证明了所提方法的有效性和可行性。     

基于局部均值分解和归一化最小均方的宽频振荡检测方法

为精确采集和分析电力系统宽频振荡信号,提出基于改进局部均值分解与归一化最小均方算法相结合的宽频振荡检测新方法。首先利用归一化最小均方算法对宽频振荡信号进行降噪处理,进而采用改进局部均值分解算法提取该降噪信号的乘积函数;然后对上述乘积函数分量进行希尔伯特变换,求解信号瞬时频率的高频突变点,实现对振荡起止时刻的准确定位。仿真实验表明,本文所提方法能准确求解宽频振荡信号,且在强噪声下仍具有很高的精度。     

不对称三相电压下电压源型换流器谐波分析与抑制策略

不对称三相电压下,电压源型换流器(VSC)将产生低次谐波,给电网造成谐波污染。随着VSC在电力系统中的广泛应用,这类问题必须得到更多的关注,提出有效的解决方法。基于动态相量和序分量,推导出序分量动态相量,并对其特性进行了分析;将含开关函数描述的VSC时域模型转化为动态相量模型;定义交流电流和直流电压的各阶序分量动态相量为状态变量,建立了以状态空间描述的VSC序分量动态相量谐波分析模型,综合考虑了开关函数的详细动态特性和交直流侧谐波的相互作用,从而揭示了VSC产生谐波的机理,实现了VSC谐波的解析求解。在此基础上,提出负序补偿的不对称调制策略,以抑制低次谐波的产生。通过各种不对称情况下的仿真和计算,验证了所提出的谐波分析模型的正确性和谐波抑制策略的有效性。     

基波电流瞬时值检测及同步电流相量测量方法

为了能够实时有效地测量出系统在各种状态下的基波电流相量的频率、幅值和相角,给出了一种基波电流瞬时值检测及同步电流相量测量算法。把系统的零序电压和电流瞬时值看作三相系统中的a相分量,按照正序对称原则无延迟地构造出b相和c相电流和电压。利用同步坐标变换的方法准确检测出零序、负序和正序基波电流瞬时值,给出了基波电流相量的频率、相角和幅值测量算法。该方法提高了多种动态条件下的测量精度和动态响应特性,仿真结果表明了该方法的正确性和有效性。     

电力系统次同步和超同步谐波相量的检测方法

针对现有基于基波相量检测的动态监测装置和系统不能满足精确检测次(超)同步谐波的要求,提出一种能够同时检测次(超)同步谐波和基波相量的新方法,它改进了现有定间隔采样相量校正算法,通过自动频率检测、多模式滤波和相量校正方法,可在信号内包含多个非整次谐波分量的情况下,高精度检测出所有次(超)同步谐波和基波相量。给出了检测方法的原理和实现,采用理想测试信号和工程实际数据测试并验证了方法的精度和抗噪声能力。     

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。     

基于序分量和量测值的三相不平衡度量研究

IEC序分量三相不平衡度量包括负序和零序三相不平衡度,使得三相不平衡度不具有唯一性。以量测的有效值度量三相不平衡度与序分量度量形式不具有对应关系,给工程使用带来困扰。基于序分量和相量的大小关系,提出采用正序分量有效值的平方和与总量平方和之比度量三相平衡度,统一了含零序和不含零序系统的度量形式。在此基础上,分别针对不含零序分量的线电压、线电流,含有零序分量的相电压、相电流,给出了根据量测有效值获取序分量大小的方法,构建与序分量度量对应的量测有效值度量形式。算例显示,提出的序分量度量方式适用于三相三线制和三相四线制系统,构建的量测值度量形式和序分量具有对应关系,保证了工程应用中三相不平衡度量的唯一性。     

电压不平衡度的加窗FFT快速测量方法

电压不平衡度是电能质量的重要参数之一,其准确测量一方面依赖于三相电压基波相量(幅值和相位)的精确估计,另一方面需要快速求取相序分量。但是,频谱泄漏和栅栏效应会严重影响电压幅值和相位的估计精度,而相序分量计算过程中的开方运算又降低了不平衡度测量的实时性。提出电压不平衡度加窗快速傅里叶变换(FFT)测量方法。首先采用加窗FFT实现三相电压相量的准确计算,然后根据几何原理将方均根计算简化为多项式计算,从而实现相序分量及电压不平衡度的快速测量。仿真结果表明,所提方法可以达到与GB/T 15543—2008推荐方法相同的精度等级。实际测量实验进一步验证了所提算法的有效性及可行性。     

基于MEEMD与MP的电网低频振荡模态识别

针对目前电力系统低频振荡模态辨识的精确性和抗干扰性问题,提出了一种基于改进集合经验模态分解方法与矩阵束的电网低频振荡模态特征辨识新方法。首先利用改进集合经验模态分解方法将采集到的量测信号分解,从而获得若干个IMF分量序列及其残余量,再将剩余项去除后把其余本征模态函数进行重构,最后把重构信号通过矩阵束的分析来获知各个振荡模式信息。数值信号和EPRI-36节点系统的仿真验证了所提方法的有效性。     

非接触式电压相量测量算法

同步相量测量技术为电网动态安全监测提供了数据基础,非接触式电压传感技术具备安全、便捷、成本低的优势,有利于测量装置实现海量布点。现有非接触式电测量的缺陷在于复杂电压经探头传变后二次侧输出电压发生畸变,难以还原一次侧电压相量。为解决电压畸变问题,文中提出了一种对带内信号分频计算的相量测量算法。首先对探头输出电压进行预处理,滤除带外信号与噪声,随后采用矩阵束法计算带内信号频率,以此构建信号模型进行时域拟合求解带内信号相量,最后将带内信号相量还原至一次侧后合成得到综合相量。仿真结果表明,所提方法能够利用探头二次侧输出电压采样值计算一次侧电压相量。实验数据显示所提方法的幅值测量误差小于4.5%,相位误差小于1°,频率误差小于0.04 Hz,频率变化率误差小于4 Hz/s。