经IIWO优化的原子分解算法辨识次同步振荡模态

由于传统的线性化方法存在难以有效辨识次同步振荡模态参数的问题,该文提出一种基于改进入侵杂草优化IIWO(improved invasive weed optimization)的阻尼正弦原子分解算法。该方法首先构造过完备阻尼正弦原子库,引入混沌序列初始化的多种群策略、预筛选机制、以及随机变异的扩散机制对入侵杂草优化IWO(inva-sive weed optimization)算法进行改进,利用改进得到的IIWO算法对传统的匹配追踪算法MP(matching pursuit)进行优化,以降低其搜索的时间复杂度。依据优化后的MP算法对信号进行阻尼正弦原子分解,搜索到最佳阻尼正弦原子后将其转换为次同步振荡模态参数,并与Prony的辨识结果进行了对比。仿真算例结果表明,经IIWO优化的阻尼正弦原子分解算法辨识精度较高,且具有良好的时频特性。     

一种新的阻尼正弦原子分解算法辨识SSO模态参数

针对大多数线性化方法难以实现对次同步振荡（subsynchronous oscillation,SSO）模态参数的有效辨识,提出了基于改进入侵杂草优化（invasive weed optimization,IWO）算法优化的阻尼正弦原子分解算法。该方法根据次同步振荡信号特点构造过完备阻尼正弦原子库,引入混沌序列、选择机制、小生境分类策略以及矢量跟踪思想对IWO算法进行改进,利用改进后的IWO算法对传统的匹配追踪算法（matching pursuit,MP）进行优化,通过原子分解得到最佳阻尼正弦原子,将最佳阻尼正弦原子转换为次同步振荡信号的模态参数,即可实现对次同步振荡模态参数的有效辨识。算例结果表明,该算法具有良好的时频特性,辨识精度高,适用于扰动源定位、故障诊断等领域。     

基于IBBO的原子分解算法在次同步振荡抑制中的应用

针对传统的线性化方法难以有效辨识次同步振荡模态的问题,提出一种基于改进生物地理学优化(IBBO)的阻尼正弦原子分解算法。该方法在过完备阻尼正弦原子库的基础上,通过将余弦迁移模型、改进迁移算子以及混沌变异策略引入到IBBO算法对传统的匹配追踪算法进行优化,降低其搜索的时间复杂度。依据优化后的匹配追踪算法对次同步振荡信号进行阻尼正弦原子分解,搜索到最佳阻尼正弦原子后将原子参变量转换成次同步振荡模态参数。在此基础上,采用改进粒子群优化算法并根据辨识得到的参数,设计SVC次同步振荡阻尼控制器。仿真结果表明,所提算法具有良好的时频特性以及辨识精度高的优势,同时验证了该算法在SVC次同步振荡阻尼控制器设计中的可行性和所设计控制器的有效性。     

互相关优化改进矩阵束算法及其在次同步振荡模态参数辨识的应用

针对传统的矩阵束算法在低信噪比时存在计算数值不稳定、极点提取精确度不高的缺点,提出了一种基于互相关(cross-correlation,CC)优化的改进矩阵束(improved matrix pencil algorithm,IMP)算法,应用于电力系统次同步振荡模态辨识,并结合算例与传统的矩阵束算法和改进Prony算法辨识结果进行了比较。结果表明:该方法能快速准确地辨识系统的次同步振荡模态,具有拟合度高、抗噪声能力强的特点,有助于大系统及强噪声背景下次同步振荡模态分析及阻尼控制器的设计研究。     

低频振荡模式辨识的改进衰减正弦原子分解法

为克服传统衰减正弦原子分解法的估计偏差,提出一种改进的衰减正弦原子分解法用于低频振荡模式辨识。该方法在匹配追踪中引入松弛算法的思想,通过迭代的策略分离各个振荡模式,并采用改进萤火虫算法和伪牛顿法相结合的优化方法,在衰减正弦原子库中进行参数寻优。通过数值信号仿真、IEEE4机2区系统仿真和相量测量单元PMU(phasor measurement unit)实测信号仿真,验证了本文所提方法可获得振荡参数的无偏估计,提高了辨识精度,且具有良好的抗噪能力,能够满足低频振荡模式辨识的要求。     

基于希尔伯特—黄变换的次同步振荡检测研究

针对目前电力系统次同步振荡的辨识局限于线性化方法,提出了一种非线性、非平稳信号的处理方法:希尔伯特—黄变换。首先对振荡信号进行滤噪和时延补偿预处理,然后用黄变换辨识出模态参数,最后与改进的PRONY算法及快速傅里叶变换的辨识结果对比分析。仿真结果表明,经验模态分解可以滤除信号中的噪声干扰,为模态参数的准确分析奠定了基础;并且黄变换方法能有效分解出频率不接近的振荡模态,进而准确的辨识出模态参数,得到振荡模态的时频特性。鉴于此方法会出现频率模态漏分解的情况,在实际工程中可同时使用改进PRONY法、快速傅里叶变换和黄变换以提高次同步振荡辨识的准确度。     

基于MM-ARMA算法的次同步振荡模态参数辨识

传统电力系统次同步振荡的辨识方法存在对噪声敏感、辨识精度不高的局限性。为此,提出了一种基于数学形态学自回归移动平均(MM-ARMA)算法的辨识方法,实现了在有噪声干扰下对次同步振荡模态的准确辨识。该方法利用形态滤波器可以有效抑制噪声的特性对次同步振荡信号进行消噪处理,保留信号的主要特征信息;对消噪后的信号建立基于加权递推最小二乘法参数估计的ARMA模型,根据估计的模型参数计算次同步振荡模态参数,完成次同步振荡模态辨识。与传统的Prony算法和自回归移动平均(ARMA)算法辨识结果进行的对比分析结果表明,所提次同步振荡模态辨识方法能快速、准确地辨识出模态参数,且具有较强的抗噪能力。     

基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制抑制次同步振荡

基于TLS-ESPRIT算法进行次同步振荡研究,将发电机机械阻尼系数取为0,以时域仿真的角速度偏差信号构成的数据矩阵为基础,用TLS-ESPRIT算法高精度地辨识出次同步振荡中各模态的频率及其对应的衰减系数,并与现场测得的模态阻尼相比较,判断次同步振荡的稳定性.该方法在难以获得弹簧-质量块模型阻尼系数的情况下依然可以判断次同步振荡稳定性,并且适用于多机系统分析.进一步提出了基于TLS-ESPRIT算法的附加励磁阻尼控制(SEDC)设计策略,以IEEE第二标准模型SYS-2为研究对象,设计了SEDC的具体参数.仿真结果表明,所设计的SEDC能有效抑制次同步振荡.     

基于改进矩阵束的高压直流次同步振荡检测

矩阵束是一种可以用来进行振荡模态参数辨识的算法。鉴于传统的矩阵束算法在有噪声情况下模态阶数辨识效果不理想,提出将信息熵引入矩阵束进行改进,进而将改进的矩阵束算法用于高压直流的次同步振荡模态的辨识。然后与改进Prony法和矩阵束算法对比分析,证明了基于信息熵的矩阵束算法的有效性。仿真结果表明,此算法可以快速、准确地辨识出次同步振荡模态参数,且该算法抗噪声能力强,可用于电力系统次同步振荡在线检测。     

基于矩阵束算法的次同步阻尼控制器设计

附加次同步阻尼控制器SSDC (sub-synchronous damping controller)是解决由直流输电引起次同步振荡的一种有效措施.振荡模态参数的提取对于SSDC的设计有重要作用.传统的Prony法在运算效率和抗噪声能力方面都比较差,文中发展了电力系统模态辨识的一种新方法-矩阵束算法MP (matrix pencil algorithm),并将其用于交直流混合输电系统的次同步振荡模态分析,在此基础上结合极点配置方法设计出抑制次同步振荡的附加直流阻尼控制器.PSCAD仿真结果验证了该阻尼控制器的有效性.     

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。     

基于改进矩阵束的次同步振荡模态参数辨识方法研究

由于传统的矩阵束算法存在极点提取精确度不高的缺点,因此将互相关处理(Cross-correlation,CC)方法和改进矩阵束(Improved Matrix Pencil,IMP)算法结合应用于电力系统次同步振荡模态辨识,并在仿真算例中与传统的矩阵束算法和特征值法辨识结果进行了比较。对比结果表明:该方法在准确地辨识次同步振荡模态参数的同时,具有拟合度高、抗噪声能力强的特点,有助于强噪声背景下深入分析电力系统次同步振荡特性,从而有效抑制振荡。     

基于FastICA-MP算法的次同步振荡模态参数辨识

WAMS在电力系统中的应用越来越广,使得电力系统次同步振荡模态参数在线辨识成为可能。但系统中存在大量电力电子设备,造成了WAMS采样信号中存在较强的噪声干扰,影响了振荡模态参数辨识的准确性。鉴于快速独立分量分析可以实现噪声信号与原始信号的有效分离,提出首先通过快速独立分量分析对采样信号进行预处理,然后将滤噪后的信号通过矩阵束算法进行辨识得到振荡模态参数。通过此方法可以进一步提高矩阵束的辨识准确度。通过理想仿真算例和国内某特高压直流输电系统作为实际仿真算例进行分析。仿真结果表明,快速独立分量分析可有效分离噪声信号,提高了矩阵束辨识准确性,为后续阻尼控制器的设计奠定了基础。     

基于改进小波阈值去噪和RCRSV-MP算法的电力系统低频振荡模态辨识

针对广域测量系统低频振荡辨识中存在噪声干扰和定阶不准确的问题,提出了基于改进小波阈值去噪和奇异值相对变化率(RCRSV)定阶的矩阵束(MP)算法相结合的方法对电力系统低频振荡模态进行辨识。在小波去噪基础上对阈值进行改进,使得阈值随分解层数的增加而发生改变,能够有效地抑制低频振荡信号的噪声;然后将去噪后的信号用RCRSV-MP算法进行辨识,从而获取低频振荡各个模态参数。根据RCRSV定阶具有自适应性,无需人为设定阈值。通过仿真算例、测试系统及电网实际案例的结果显示,所提方法相比于其他方法具有抗噪性能好、拟合精度高等优点,具有较强的实用性,能够实现在线辨识。     

基于原子稀疏分解的低频振荡模态参数辨识方法

为克服传统特征分析法不适合分析大规模高阶系统,而傅里叶算法和Prony算法等线性化方法又难以处理非平稳信号的缺点,本文将一种新的处理非线性、非平稳信号方法——原子稀疏分解法应用于电力系统低频振荡模态参数识别。该方法利用匹配追踪(MP)算法将初始信号从Gabor原子库中分解得到最佳匹配原子,并采用伪牛顿法对参变量进行优化,进而求出衰减正弦量原子的参变量,最终完成整个低频振荡模态参数的提取过程。仿真结果表明该方法的可行性和有效性,为电力系统稳定分析提供一种全新的途径和方法。     

基于改进变分模态分解的低频振荡模式辨别

针对现有信号处理方法无法有效解决电力系统低频振荡信号中的非线性及混叠问题的现状,将一种变分模态分解(VMD)方法引入到低频振荡的模式辨识中,并利用样本熵与快速傅里叶变换(FFT)对VMD无法自适应分解的情况进行了改进。原始信号由改进变分模态分解(IVMD)方法分解为若干模态分量,然后利用Teager-Kaiser能量算子(TKEO)对各分量分别拟合即可获得幅值、频率和阻尼等参数。在构造的测试信号下,令提出方法与VMD、经验模态分解(EMD)、总体最小二乘旋转矢量不变技术(TLS-ESPRIT)和Prony等方法进行模式参数辨识性能对比,结果表明,IVMD方法有效克服了EMD、TLS-ESPRIT和Prony在处理模态混叠、含噪声序列和非平稳信号等方面的不足。最后,通过对IEEE 4机2区域系统和新英格兰39节点系统仿真信号的辨识,验证了该方法在提取电力系统低频振荡模式参数中的有效性。     

基于RDT和STD的电力系统次同步振荡参数辨识

为提高目前电力系统次同步振荡参数辨识精度,提出一种基于随机减量技术RDT(random decrement tech-nique)和稀疏时域STD(sparse time domain)算法相结合的辨识方法.利用RDT对输入信号进行处理,提取自由衰减时域信号.然后通过STD算法计算得到振荡模态参数.仿真算例和实测算例的结果表明,该方法可以有效地辨识出次同步振荡的模态参数,可以用于辨识电力系统次同步振荡,为抑制次同步振荡的设计奠定了基础.     

基于改进去噪性能的Prony算法电网低频振荡模态辨识研究

针对电网低频振荡Prony辨识算法对噪声较为敏感、对输入信号要求较高的问题,提出了一种基于小波去噪与扩展Prony算法相结合的高精度低频振荡模态辨识方法。在小波去噪的基础上通过对阈值进行改进,使得小波去噪的阈值随着小波的分解而发生变化,从而对低频振荡信号达到较好的滤波效果,并在此基础上研究扩展Prony算法,对构建的仿真信号运用IEEE4机2区域系统产生低频振荡信号以及实际PMU监测的低频振荡信号进行算法验证。仿真和实验表明提出的方法能够比较准确和快速的辨识电力系统低频振荡信号,且具有较高的精度和较好的鲁棒性,为电力系统低频振荡模态辨识提供了一种行之有效的方法。     

基于改进BBO算法的SSSC阻尼控制器优化设计

串联补偿技术的大规模应用会造成发电机组次同步振荡（SSO）,影响电力系统的安全运行。为有效提高静止同步串联补偿器（SSSC）阻尼控制器的控制效果,提出一种改进的生物地理学优化算法（BBO）,将其用于SSSC阻尼控制器的优化设计中,以实现抑制发电机组的次同步震荡。利用Prony算法具有良好的模态识别效果的特点,对输出信号进行准确分析得出系统的特征值,从而来识别系统的振荡频率;通过结合改进BBO算法和Prony算法设计了SSSC阻尼控制器,并对控制器参数进行了优化;在PSCAD平台上搭建IEEE第一标准模型进行仿真分析。结果表明,采用改进BBO算法优化设计的SSSC阻尼控制器,能够快速有效抑制发电机组的次同步振荡,保证机组的安全运行。     

多通道高压直流广域改进射影控制器设计

为了对交直流互联系统含有的低频振荡和次同步振荡同时进行抑制,给出了一种改进的射影控制方法。通过总体最小二乘-旋转不变算法辨识出交直流输电系统送端孤岛运行方式下的振荡模态和降阶后的模型,运用带通滤波器将不同振荡频率的模态分解为多个通道,根据射影控制理论并做出改进,设计出多通道直流附加阻尼控制器。该控制器能够降低各种振荡模式间的相互影响,兼顾了控制器的阶数和鲁棒性。考虑到广域信号采集和传输过程中存在时滞问题,根据辨识结果并设计出了系统的相位补偿器。利用该方法对PSCAD/EMTDC中的某直流孤岛运行下的模型进行建模仿真,并与无附加阻尼控制下的系统进行比较分析。结果表明多通道射影控制器可以同时抑制低频振荡和次同步振荡,具有较好的鲁棒性;同时设计出的相位补偿器可以有效地解决系统的时滞问题。