基于迭代辨识方法的含风电多干扰电力系统阻尼控制

风电接入电力系统后的低频振荡控制是保证电网稳定运行的关键。随着风电场联网规模的不断扩大,当风电接入由于电网结构、负荷潮流、发电机励磁控制等因素导致的阻尼不足形成的多干扰环境下电力系统后,模型辨识误差因素给电力系统的辨识与阻尼控制带来了很大的难题,常常会恶化阻尼控制效果。针对此问题,首先以风电功率波动信号作为辨识信号,建立风电接入多干扰环境下电力系统闭环模型;然后基于递推最小二乘法和Vinnicombe距离理论,提出一种迭代辨识方法,并给出方法实现的整个步骤,该方法充分考虑辨识误差因素,可以实时辨识出电力系统最优电力系统模型和最优阻尼控制器模型;最后,以风电接入四机两区域间降阶模型为例,采用提出的方法进行仿真,并与传统迭代辨识方法进行了对比。仿真结果表明,所提方法可以有效抑制风电接入下多干扰电力系统的低频振荡,实现稳定的阻尼控制。     

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.     

计及模型定阶的低频振荡模式类噪声信号辨识

弱阻尼低频振荡是影响互联电网安全稳定运行的主要因素,但目前基于测量信息只能在振荡发生后进行告警,而不能预警.大量广域实测数据表明,因负荷的随机变化,电网内持续存在类似噪声信号的小幅波动.文中基于这种类噪声信号,采用自回归滑动平均(ARMA)法进行低频振荡模式辨识,从而实现电网正常运行状态下的动态稳定性预警.模型定阶是利用ARMA法进行振荡模式辨识的关键步骤,直接关系到结果的准确性.在分析比较各种定阶准则优缺点的基础上,选用贝叶斯准则(BIC)确定ARMA模型阶数,进一步面向在线实际应用,采用ARMA(2n,2n-1)建模方案提高辨识速度.最后,将该方法用于对36节点系统仿真数据和南方电网实测类噪声信号进行处理,辨识结果说明了该方法的有效性.     

基于随机负荷波动的抽蓄电站水轮机模型辨识

复杂输水系统下的大型水轮机模型辨识对保证电力系统稳定分析与控制的质量具有重要作用。传统的PRBS方法需根据具体对象确定测试信号参数，若参数不当可能影响机组运行安全，限制了其在大型水电机组上的应用。该文提出一种基于随机负荷波动的水轮机模型辨识方法，并应用于北京十三陵抽蓄电站。北京十三陵抽蓄电站装机4′200MW，具有上、下游调压井，输水系统结构复杂。该辨识方法直接 以并网机组在随机负荷波动下的机端功率和接力器位移等量测数据作为原始数据，采用增广最小二乘法进行模型辨识，具有不需特意外加激励信号、不影响机组正常运行、安全简便的特点。对所得三种不同负荷水平下的二阶离散型水轮机模型，应用阶跃扰动法和自相关函数法进行检验。结果表明，所得辨识模型可信，并具有较强的负荷适应性。     

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。     

基于已知激励响应的低频振荡信息在线辨识

当前电力系统常采用日常小扰动响应在线辨识获取低频振荡模式信息,这对大电网低频振荡的分析和抑制具有重要价值。针对低频振荡信息在线辨识,给出了两段最小二乘法,与常规递推自回归滑动平均方法相比,其具有较高的迭代收敛速度与辨识准确度。在介绍小扰动下的已知激励响应信号和环境激励响应信号基本原理的基础上,对比得出2种信号在激励与响应、信号成分和数据量大小方面存在的区别,提出低频振荡在线模式信息辨识方案,进一步在10机39节点系统中通过仿真获取已知激励响应信号和环境激励响应信号,对2种信号的功率谱与辨识结果进行对比分析。分析结果表明在确定激励位置、观测点选择和响应模式间对应关系时已知激励响应信号的辨识效果更好,在该情况下可以将已知激励响应辨识作为低频振荡信息在线辨识的主要手段。     

面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识研究

广域阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡极具潜力的手段,降阶辨识方法可用于获取广域阻尼控制器设计所需要的模型。电力系统的维数成千上万,基于模式可控可观性分析提出了电力系统面向阻尼控制器设计的可降阶原理、降阶误差分析方法以及基于降阶原理估计和BIC准则的模型定阶方法,并研究了降阶辨识实验的激励信号和预滤波器设计。四机系统的仿真算例表明了所提出的面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识原理与方法的有效性。     

基于深度残差网络的SSO模态参数辨识

针对电力系统正常运行中的微弱次同步振荡信号趋势难以辨识,辨识算法抗噪性差、辨识结果可靠性低等问题,提出一种基于深度残差网络的次同步振荡模态参数辨识方法。建立了一种由卷积层、若干残差层和全连接层等构成的深度残差网络模型;模型训练数据集依据SSO信号特点生成,全部采用仿真数据;经参数调整和优化后的模型能够实现对现场实测的低信噪比SSO信号模态参数的盲辨识。利用理想信号、含噪仿真信号和现场实测数据等三种方案对模型性能验证,结果表明该算法能有效地辨识出微弱SSO的频率和阻尼等关键参数,与卷积神经网络(CNN)和随机子空间(SSI)算法相比较,辨识精度更高,受噪声干扰小,具有盲辨识的特点,可用于电力系统次同步振荡风险的预警。     

面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识

广域阻尼控制是抑制电力系统区间低频振荡极具潜力的手段,降阶辨识方法可用于获取广域阻尼控制器设计所需要的模型。电力系统的维数成千上万,基于模式可控可观性分析提出了电力系统面向阻尼控制器设计的可降阶原理、降阶误差分析方法以及基于降阶原理估计和BIC准则的模型定阶方法,并研究了降阶辨识实验的激励信号和预滤波器设计。四机系统的仿真算例表明了所提出的面向广域阻尼控制的电力系统降阶辨识原理与方法的有效性。     

基于随机减量技术和Prony方法的低频振荡类噪声辨识

弱阻尼低频振荡是影响大规模互联电网安全稳定运行的主要因素之一。观察广域测量系统实测信号发现,电力系统正常运行过程中,因持续存在的负荷变化等随机性质的小幅扰动,导致系统响应始终存在小幅波动现象,这种类噪声信号数据量丰富且易于获得。文中提出基于随机减量技术和Prony方法实现电力系统低频振荡类噪声辨识。首先采用随机减量技术从类噪声信号中提取自由衰减信号,分析不同触发条件的适用性;进一步采用Prony方法拟合自由衰减信号,实现对系统低频振荡模式参数的估计;最后将该方法应用于处理36节点系统仿真信号和中国南方电网实测信号,证明其准确性。     

基于广域测量信息在线辨识低频振荡

全国电网的互联使区域间的低频振荡成为威胁系统稳定的关键因素之一,而基于全球定位系统（GPS）的广域测量系统（WAMS）的发展和应用为在线分析区间低频振荡模式乃至控制提供了新契机.因而,研究区间低频振荡模式的在线辨识算法成为实现低频振荡在线监测以及进行阻尼控制的重要理论问题.该文在讨论Prony方法本质的基础上,给出了一种新的模型阶数估计方法,提出根据广域测量系统（WAMS）的测量信息,采用多机组的功角及转速变量进行低频振荡辨识.结合工程实际提出了基于（WAMS）的研究低频振荡问题的实现方案,包括启动判据、数据预处理、阶次估计、模式提取和综合分析等步骤.8机36节点的算例结果表明：该方案具有系统性、直接性、噪声干扰小的特点,为低频振荡的监测和控制创造了条件.     

利用改进Prony算法的励磁调节器中PSS的设计

提出了基于Prony分析的电力系统等值线性模型的辨识方法.对传统的Prony方法进一步扩充,首先通过小波变换对信号去噪来提高辨识的准确性,然后建立多信号样本函数矩阵来辨识振荡特征,并考虑了输入信号对输出信号的影响,得到了系统的传递函数,采用留数方法对模拟励磁调节器进行了参数的协调配置.在此基础上设计了一种含PSS的励磁...     

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...     

Time delay approach for PSS and SSSC based coordinated controller design using hybrid PSO–GSA algorithm

In this work we present a novel approach in order to improve the power system stability, by designing a coordinated structure composed of a power system stabilizer and static synchronous series compensator (SSSC)-based damping controller. In the design approach various time delays and signal transmission delays owing to sensors are included. This is a coordinated design problem which is treated as an optimization problem. A new hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm (hPSO–GSA) algorithm is used in order to find the controller parameters. The performance of single-machine infinite-bus power system as well as the multi-machine power systems are evaluated by applying the proposed hPSO–GSA based controllers (PSS and damping controller). Various results are shown here with different loading condition and system configuration over a wide range which will prove the robustness and effectiveness of the above design approach. From the results it can be observed that, the proposed hPSO–GSA based controller provides superior damping to the power system oscillation on a wide range of disturbances. Again from the simulation based results it can be concluded that, for a multi-machine power system, the modal oscillation which is very dangerous can be easily damped out with the above proposed approach.     

考虑广域反馈信号时滞影响的附加励磁控制器

采用广域信号作为附加励磁控制信号能够有效抑制互联电网的区间振荡,但广域信号在传输和处理过程中的时滞会严重影响系统的稳定性。为此作者提出了一种考虑广域信号延时影响的阻尼互联电网低频振荡附加励磁控制器。该控制器基于电力系统降阶模型,首先考虑了广域反馈信号的时滞,将电力系统建模为时滞微分方程的形式;然后应用时滞系统稳定性理论和线性矩阵不等式(linear matrix inequality,LMI) 的处理方法将附加励磁控制器参数的设计转化为求取适当的参数使得含有时滞信号的闭环系统具有最大时滞稳定性的问题;最后应用LMI工具箱和遗传算法优化了附加励磁控制器参数。4机电力系统的动态仿真验证了文中所设计控制器的有效性。     

电力系统稳定器(PSS)试验若干问题研究

电力系统稳定器(PSS)是励磁系统的一种附加功能，它抽取与低频振荡有关的信号并对其加以处理，产生的附加信号跌加到励磁调节器中，使发电机产生阻尼低频振荡的附加转矩，用于提商电力系统的阻尼。将电山系统稳定器(PSS)投入运行是解决电网低频振荡问题、提高电同动态稳定性诸多措施中最简单、经济前方法。对山东电网电力系统稳定器(PSS)现场试验中出现的跳机、PSS模型不理想、阶跃试验发电机有功功率波动不明显等问题进行分析，提出试验前后屏蔽白噪声输入通道、在励磁调节器配置通用的PSS模型、优化励磁调节器PID参数等改进措施，以期对电力系统稳定器(PSS)的使用和现场试验有所帮助。     

基于广域测量信息的互联电网模型预测阻尼控制

提出一种基于模型预测控制的新型阻尼控制器设计方法。为抑制区间低频振荡,该控制器由2级PSS构成,其输入信号由广域测量信号和本地测量信号组成。采用留数矩阵法选择广域控制回路,通过模式辨识进行2级PSS控制。将常规励磁系统中传统的自动电压调节器(automatic voltage regulator,AVR)用模型预测控制器(model predictive controller,MPC)替代,并与2级PSS协调作用,通过模型预测和优化求解,得到励磁控制器的最优控制输入,以实现电压调节和增强阻尼之间的动态协调。典型的四机两区系统仿真结果表明,基于模型预测控制的2级PSS设计的控制效果明显优于传统的阻尼控制,可以快速调节机端电压,显著改善互联电网阻尼。