基于WAMS的河南电网动态特性监测分析

针对河南电网在特定扰动下所产生的功率振荡问题,采用傅里叶变换、小波变换和Prony算法分析了河南电网广域测量系统提供的扰动数据,计算了振荡参数。分析过程和结果显示,各种方法对信号的处理能力和所提供的信息各不相同。在不同的扰动下河南电网均具有较强的阻尼,但被激发的动态特性存在差异。研究分析表明,采用适当的方法,基于WAMS系统的电网动态特性监测和分析可为区分不同的扰动和处理振荡提供丰富的信息。     

基于希尔伯特-黄变换的电力系统低频振荡的非线性非平稳分析及其应用

研究了基于希尔伯特–黄变换法从广域测量系统的实测数据中提取电力系统时变振荡特性的一种实用方法。该方法能够分析非线性、非平稳信号的局域动态行为和特性,更好地反映振荡过程中所包含的多个模式随时间的变化规律以及模式间的相互影响,还可提高识别能力和处理效果。在贵州电网的初步实验结果证明了该方法的有效性。     

一种综合分析算法在低频振荡参数估计中的应用

为消除实测信号中噪声的影响,更好地揭示电力系统低频振荡的时变和非线性特征,提出了基于广义数学形态学非线性滤波和Hilbert-Huang变换(HHT)的低频振荡综合分析算法.首先分析了信号中各种噪声对HHT精度的影响.在形态学滤波原理的基础上,建立了广义形态学滤波器,并利用它对来自广域测量系统(WAMS)中低频振荡信号进行滤波去噪,然后将滤波后的信号经过HHT分析处理后,再通过相应的瞬时参数计算方法,求解出低频振荡信号的瞬时参数.仿真结果证明该算法不仅能有效地消除信号中的混合噪声,而且能够计算出低频振荡主导模态的瞬时参数,更好地分析低频振荡的瞬时特性.通过对来自wAMS的实际信号进行分析,证明了该方法的有效性.     

希尔伯特-黄变换在电力谐波分析中的应用研究

重点研究了希尔伯特-黄变换(HHT)在电力谐波分析中的应用。针对现有的电力谐波分析方法FFT和小波变换的缺点和不足,将希尔伯特-黄变换(HHT)应用于电力谐波分析中,并且针对希尔伯特-黄变换中能导致分析精度降低的曲线拟合、端点效应和虚假分量问题进行分析和研究,采用埃尔米特插值进行曲线拟合,点对称延拓的方法抑制端点效应,...     

互联电力系统联络线功率波动机理及其扰动概率分析

广域测量系统的历史数据中统计的电网每日发生有效扰动次数的突然变化能够反映系统的稳定水平的变化,因此研究并从理论上给出扰动概率和阻尼比的数学关系对分析和评估电网的稳定性具有重要意义。基于此,在分析了计及网络中功率扰动的小干扰计算的基础上,通过分析联络线对扰动的响应,推导得出了联络线功率波动幅值与阻尼比的解析关系。然后,基于扰动服从正态分布的假设给出扰动概率与阻尼比的关系式。最后以10机39节点系统为例进行算例分析,验证了推导得出的联络线振荡幅值解析表达式的正确性和分析了联络线功率扰动概率与阻尼比的关系。研究结果可为广域测量系统历史统计数据的分析及电网稳定性评估提供理论参考。     

基于多个广域测量系统的联合低频振荡分析和监测

为提高XLPE电缆绝缘诊断精度,将信息融合技术用于其中。针对D-S证据理论中各绝缘参数可信度分配难以确定的问题,提出模糊理论与证据理论相结合的绝缘诊断方法,建立基于模糊理论的证据融合诊断模型,该模型将模糊理论中的模糊集合与隶属度函数概念运用于证据理论,利用隶属度函数构造证据理论的合理信度函数分配,在此基础上联合每个绝缘参数的可信度形成最终的融合结果。实例分析表明了该诊断模型的有效性。     

基于变点探测的功率振荡数据挖掘

针对当前功率小幅振荡数据挖掘的不足,引入了变点探测方法判断系统是否发生振荡、主要参与机组以及振荡何时进入平稳阶段,从而提出了一种新的大电网功率振荡特征挖掘方法。该方法通过在海量广域测量系统(WAMS)数据中挖掘电网振荡信息,根据变点探测方法获取的极值特性区分弱阻尼的低频振荡以及强阻尼快速衰减过程,并在弱阻尼振荡情况下确定Prony分析时间窗的起点,从而获取更为准确的振荡模式和强相关机组信息。通过新英格兰10机39节点系统仿真和河南电网WAMS实测振荡数据挖掘验证了所提方法的有效性,结果表明该方法能够从海量数据中有效挖掘大电网振荡特征,并准确识别系统模式信息。     

Damping inter-area oscillation by generation rescheduling based on wide-area measurement information

Inter-area oscillations are inherent to power systems which can be caused due to oscillation of two coherent groups of generators against each other with low or negative damping. Poorly damped oscillations can pose various problems such as limiting transfer capabilities and in more severe cases can lead to uncontrolled islanding causing system blackout. In this paper, for damping inter-area oscillation a new method based on the wide area measurement system (WAMS) and using generation rescheduling (GR) is proposed. The proposed algorithm consists of three tasks; identification of inter-area mode, determination the most effective generators for rescheduling and enhancing damping of inter-area mode by GR. In this approach, first by means of Independent Component Analysis (ICA) and modified Random Decrement (RD) techniques and using on-line power and rotor angle oscillation data provided by WAMS, the frequency and damping of the inter-area mode is identified. In the case of low damping of oscillation, by using mode shape of the inter area mode, generation rescheduling is applied for improvement of damping. In this paper, a non-model based method is adopted for estimating mode shape from the measured data like generator rotor speeds. The proposed approach is applied on a two area small system and IEEE 39-bus test system and the results demonstrate effectiveness of the method for enhancing oscillation damping.     

Prony和HHT算法在低频振荡在线辨识中的适用性比较

Prony算法和Hilbert-Huang变换（HHT）算法是目前实际应用于低频振荡信号辨识的两种算法。Prony算法对于无噪声干扰的平稳信号的分辨率和准确性较高。HHT算法具有时频分析和滤除高频分量的能力,抗噪声性能好,计算速度快,并可以分析主导模式随时间改变的非平稳信号。从准确性、稳定性、完备性、快速性四个方面比较了两种算法在低频振荡在线辨识中的适用性,指出增加前置滤波环节的Prony算法可以满足低频振荡在线监测的要求,而实现强迫振荡扰动源定位则必须采用可进行时频分析的HHT算法。通过实际算例验证了两     

基于广域信号的区域间低频振荡监视

随着电网互联程度的提高,低频振荡问题很难避免。广域测量系统的出现为更好的监视低频振荡、辨识振荡模态提供了技术基础。从计算速度、定阶判据、计算精度角度分析了现有模态辨识方法,着重比较了Prony方法和ESPRIT方法的适用性,提出了基于广域测量系统辨识电力系统低频振荡监视系统的思路。     

基于加窗FFT的风电场自适应振荡抑制策略

大规模风电送出系统会出现振荡现象,现有抑制策略在振荡频率变化时难以快速、有效地抑制振荡。针对该问题,以直驱风场送出系统为研究对象,提出一种基于加窗快速傅立叶变换(FFT)和附加准比例谐振控制器相结合的振荡自适应抑制方法。首先,基于谐波线性化方法建立直驱风机(permanent magnet synchronous generator, PMSG)阻抗模型,分析PMSG发生振荡的机理以及采用附加准比例谐振控制器抑制振荡的有效性;然后,设计一种基于加窗FFT的振荡频率快速检测和提取方法,并给出相关参数的设计原则。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真对比基于加窗FFT和传统FFT的控制器对振荡的抑制效果。结果表明：基于加窗FFT的控制器对振荡的抑制速度和效果具有显著优势,验证了所提振荡抑制策略的有效性。     

电力系统振荡模态的矩阵束辨识法

利用广域测量系统(WAMS)提供的数据进行电力系统振荡模态的在线辨识，对于及时监测系统的阻尼情况并及时实施有效的控制具有重要意义。分析了如何利用测量数据构造矩阵束并进行电力系统振荡模态辨识的方法。该方法可以由不同测点提供的系统响应数据快速检测出不同振荡模态的振荡频率、阻尼系数、振荡幅值和相对相位等有关信息。利用辨识出的模态信息，可以在线监测大规模电力系统阻尼薄弱区域并及时发现故障发生区域。EPRI-36节点仿真算例和某省网实际系统分析结果表明，矩阵束方法能够准确地估计系统的振荡模态，并具有较强的抗噪声能力，是一种适于在线应用的振荡模态信息辨识方法。     

基于加窗FFT的风电场自适应振荡抑制策略

大规模风电送出系统会出现振荡现象,现有抑制策略在振荡频率变化时难以快速、有效地抑制振荡。针对该问题,以直驱风场送出系统为研究对象,提出一种基于加窗快速傅立叶变换(FFT)和附加准比例谐振控制器相结合的振荡自适应抑制方法。首先,基于谐波线性化方法建立直驱风机(permanent magnet synchronous generator, PMSG)阻抗模型,分析PMSG发生振荡的机理以及采用附加准比例谐振控制器抑制振荡的有效性;然后,设计一种基于加窗FFT的振荡频率快速检测和提取方法,并给出相关参数的设计原则。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真对比基于加窗FFT和传统FFT的控制器对振荡的抑制效果。结果表明：基于加窗FFT的控制器对振荡的抑制速度和效果具有显著优势,验证了所提振荡抑制策略的有效性。     

基于广域测量系统的电力系统低频振荡分析及抑制综述

随着电力工业的迅猛发展,电力系统的规模越来越大,在获得更高的可靠性和经济性的同时,大型互联电力系统的低频振荡严重危及了系统的安全运行。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。简要介绍了电力系统广域测量系统的特点,低频振荡的产生机理以及基于WAMS的低频振荡在线分析和抑制方法,并指出了未来的研究发展方向,构建基于WAMS技术的大规模互联电力系统的广域安全监测及控制系统将是很有意义的研究方向。     

用改进的Hilbert-Huang变换辨识电力系统低频振荡

针对Hilbert-Huang变换(HHT)在辨识电力系统低频振荡模态时易出现的模态混叠问题,提出了利用改进HHT辨识密频电力系统低频振荡模态参数的方法。首先通过Fourier变换确定每个模态频率的大致范围;然后在利用经验模态分解(EMD)求取每个模态时,根据所求得的模态频率的密集程度,或引入屏蔽信号,或通过滤波处理的方式,以分离频率相近的模态;最后通过对每个模态的瞬时幅值和频率进行线性最小二乘拟合,得到每个模态的模态参数。利用传统的HHT和改进的HHT分别对理想信号、仿真信号以及实际录波信号进行了分析,分析结果表明该方法能够准确辨识出低频振荡的特征参数,适用于密频电力系统低频振荡的辨识。     

考虑广域测量时滞的广义预测电网阻尼控制

针对大型电力系统模型的复杂性和时变性使得离线计算结果可靠度不高的问题,利用广域测量条件下数据实时同步高速采集的优点,将广义预测控制理论应用于电网阻尼控制系统,提出一种适用于广域测量条件的电力系统阻尼控制器设计方案,以实现系统的实时监测、滚动优化和反馈控制。该方案引入预估补偿器以克服远方反馈信号的时滞对控制性能的影响;通过在线辨识参数不断修正广义预测控制器模型和预估器参数进行优化控制,达到改善互联电网阻尼、抑制低频振荡的目的。基于EPRI 36节点系统和国内某实际电网的仿真试验结果证实了控制方法的有效性。     

可再生能源接入对电网电能质量的影响分析

从低频振荡角度分析可再生能源接入对系统电能质量的影响.首先,应用完全集合经验模态分解算法对可再生能源功率进行时频域分解,从而获取不同的固有模态函数(IMF)分量;然后,将各IMF分量接入三机九节点系统,获取相应的系统功率,并应用希尔伯特黄变换(HHT)求取对应的阻尼比,进而建立交并集原则辨识出对系统低频振荡影响严重的频...     

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。     

同步挤压小波变换在电力系统低频振荡模态参数提取中的应用

针对电力系统低频振荡的非平稳、非线性特性,将一种新的时频分析方法——同步挤压小波变换(SWT),应用于低频振荡分析。该方法克服了大多数分析方法抗噪性差的缺点,结合了经验模态分解(EMD)和小波的优点,具有EMD的自适应性,同时提高了抗模态混叠能力。利用该算法可实现具有多分量的低频振荡模式分离,得到其瞬时幅值和频率,并计算阻尼比。仿真和实测信号的计算结果证明了SWT的有效性,优于传统的HHT方法。     

广域测量技术在电力系统分析及控制中的应用综述

综述了广域测量系统(wide-Area Measurement System,WAMS)在电力系统稳态分析、全网动态过程记录和事后分析、电力系统动态模型辨识和模型校正、暂态稳定预测及控制、电压和频率稳定监视及控制、低频振荡分析及抑制、全局反馈控制、故障定位及线路参数测量等方面的应用.通过这些应用可以看到,WAMS给电力系统分析与控制提供了新的视角和解决方法,值得深入研究.