基于孤立森林与随机子空间的小干扰稳定评估

环境激励下的电力系统随机响应蕴含着系统丰富的动态信息,通过随机子空间技术提取出随机响应中的小干扰稳定特征参数,但是提取过程中往往容易混入异常数据,导致无法判断出系统的真实状态。针对此问题提出了基于随机子空间与孤立森林的小干扰稳定评估方法,使用孤立森林算法对随机子空间技术提取的小干扰稳定特征参数结果进行异常值检测,有效改善了随机子空间技术获取系统的特征参数(振荡频率、阻尼比)的准确性。最后对IEEE 16机系统进行实例仿真,仿真结果表明了该方法的可行性。     

基于随机森林算法的电力系统小干扰稳定评估校正

区域电网的互联互通使电网结构日趋复杂,弱阻尼模式引发的低频振荡会影响系统安全稳定运行,对电力系统小干扰稳定带来了严峻挑战。针对常规小干扰稳定评估方法计算复杂度高、不能满足实时分析需求的问题,提出基于随机森林算法的小干扰稳定评估校正方法。首先,利用随机森林算法建立发电机有功、无功出力,负荷的有功、无功功率和支路功率等数据与最小阻尼比之间的映射模型,得到基于随机森林算法的小干扰稳定评估模型;然后,对发电机参数进行微小摄动,放入随机森林模型中算出最小阻尼比的变化,用数值分析法得到发电机阻尼比灵敏度;接着,建立系统弱阻尼状态下发电机阻尼比的优化模型,优化调整发电机有功出力;最后,在IEEE-9节点系统和某区域615节点系统中进行仿真验证。仿真结果表明,所提模型能够准确估算出系统运行的最小阻尼比和近似阻尼比灵敏度,将系统的最小阻尼比校正到0.03以上,消除弱阻尼状态,使系统恢复稳定运行。     

基于SDE的含风电电力系统随机小干扰稳定分析

针对不断增加的随机波动性风电功率对电力系统稳定性的影响,提出一种在随机空间下的电力系统小干扰稳定性建模和分析方法。选取风机机械功率作为随机激励,用随机过程对其进行建模,进而建立用随机微分方程描述的系统状态方程,克服了常微分方程无法从本质上描述随机过程的缺点。通过伊藤等距性质及伊藤公式给出了状态方程的解析解,进而给出了随机激励下系统小干扰稳定性的判别方法,并提出矩稳定性的定义用以刻画随机小扰动稳定性。双机无穷大系统算例验证了所提方法的有效性。相对于常规的概率型稳定性分析方法,该方法直接对随机状态方程进行求解,与传统概率稳定分析方法相比,能够更准确地揭示随机稳定性的本质,且在随机空间下给出的运动轨迹更利于稳定控制。     

基于数据聚类的电力系统在线小干扰稳定机组分群算法北大核心

特征值分析法是研究大电网小扰动稳定问题最有效的方法,传统做法通过查看特征向量模态图,可以了解到振荡机组分群的情况。但是由于数据量较大,如果单靠人为看图的分析方式,势必会耗费大量的时间和精力,同时也无法满足在线分析的要求。为此,提出了基于数据聚类的电力系统小干扰稳定机组分群算法。该算法以特征向量之间的夹角作为主要判断依据,辅之以特征向量幅值比较作为挑选代表发电机的方法,从而可以快速辨别出某一振荡模式下的主要参与机组,以及发电机组分群情况,为抑制该模式振荡的发生提供依据,同时满足现代大电网在线小干扰稳定分析要求。仿真及试验结果验证了提出方法的正确性和有效性。     

小干扰稳定极限估计的模型算法

快速准确地计算小干扰稳定极限对于区域互联电网的运行具有重要意义。在深入研究环境激励电网随机响应分析的基础上,首先利用随机子空间（stochastic subspace identification,SSI）算法辨识得到系统模态参数,再对模态参数进行计算分析,最终反推得到有功极限。基于IEEE 4机2区域系统的仿真,验证了所提方法的可行性和有效性。当小干扰稳定问题是主导因素时,相比以往方法,该方法简化了小干扰稳定极限的计算过程,加快了计算速度,并提高了电网稳定性评估的实时性。     

电力系统小干扰稳定实时风险评估方法

为实时反映当前电力系统小干扰稳定性状况,建立了小干扰稳定性实时风险评估指标,提出了电力系统小干扰稳定实时风险评估方法。评估模型中,在当前运行状态或者关键线路N-1状态下,利用特征值分析方法,以阻尼比0.05作为阈值判断小干扰稳定性;计及输电线路实时故障率计算关键线路N-1状态下小干扰失稳概率。在小干扰失稳后果评估中,利用参与因子筛选调整节点,以控制代价最小化为目标,依据阻尼比灵敏度,迭代计算调整节点控制量,最终协调所有弱阻尼振荡模式控制量,生成综合优化控制方案,计算控制代价作为后果指标;以华中电网某一时间断面的数据为例,验证了该风险评估方法的有效性。     

随机数据驱动下基于SDMD的机电振荡参数辨识

随机响应数据蕴含丰富的系统工况信息,从随机响应数据可提取机电振荡特征参数、进行系统小干扰稳定分析。对环境激励电力系统随机响应进行建模,在此基础上提出了基于子空间动态模式分解的机电振荡参数辨识方法。SDMD辨识算法用于非线性随机动力系统的Koopman分析,利用截断的奇异值分解实现动态低秩近似,使系统维数大大降低,同时该算法可以有效地克服动态模式分解方法可能导致辨识结果产生偏差以及模态混合等问题。基于IEEE4机2区系统和IEEE16机5区系统进行仿真,并将该方法辨识结果与其他方法辨识结果进行对比和分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于卷积神经网络的电力系统小干扰稳定评估

随着电力系统规模的增大,通过传统数值方法计算系统特征值来进行小干扰稳定评估已无法满足实时分析的要求。因此,提出了一种基于深度学习(卷积神经网络)的电力系统小干扰稳定评估方法。该方法以广域测量系统可监测变量作为模型的输入,关键特征值作为输出,对输入数据和输出数据进行相应处理后,利用深层架构对其映射关系进行分析;并针对大系统维数较高、训练速度较慢的问题,采用了离散余弦变换和图形处理器并行技术。算例结果表明,在不考虑控制参数变化的情况下,经过历史数据的离线训练后,该方法能够较准确地计算出系统的关键特征值。     

子空间法在小干扰稳定分析及协调控制中的应用

分析了子空间法的基本原理和辨识步骤,提出用子空间法在线识别主导特征值并指导控制器协调设计.在各机组AVR参考点施加伪随机激励,通过广域量测采集多点输出量,用于提取多机系统的降阶MIMO模型.基于辨识模型可进行小干扰稳定性估计,估计结果非常接近线性化方法的理论值;辨识模型还可用来设计全局协调的控制器,通过求解Levine-Atlans方程组得到各机协调的最优分散反馈增益.对8机4区域测试系统的研究表明,所提方法在模型提取,小干扰稳定分析及协调励磁控制的实现3个环节均可行、有效.     

数据驱动的电力系统静态电压稳定态势评估

随着电力系统的日益复杂,传统静态电压稳定分析方法难以满足精度和速度要求。为此,提出一种数据驱动的静态电压稳定评估方法。首先,通过仿真工具沿时间轨迹捕捉不同时间断面上的系统状态数据,筛选出与系统电压稳定性关联度较高的特征属性,采用静态负荷有功功率裕度对数据进行标签分类。然后,应用集成多个决策树的随机森林分类器模型将原始状态标签数据转化为稳定信息和行为模型,从数据中感知和学习静态电压稳定行为。最后,通过查询随机森林的分类结果,实现对静态电压稳定性的判断。仿真结果表明,该模型可行有效,适用于静态电压稳定态势评估。     

基于递归投影方法的电力系统平衡点计算与小扰动稳定性分析

递归投影方法(recursive projection method,RPM)通过对现有时域仿真程序(time-domain simulation code,TDSC)的黑箱调用来获取电力系统平衡点以及小扰动稳定信息.在RPM作用下,全状态空间被解耦为不稳定/慢不变子空间及其正交补子空间两部分,分别采用牛顿型算法以及TDSC原有的不动点迭代格式进行计算.采用QR分解方法或Arnoldi方法来构造不变子空间的基底,并通过具体算例验证RPM增强不动点迭代收敛性以及判别系统小扰动稳定状态的有效性;同时,还分析不同基底构造方式和参数设置方案对RPM计算性能的影响,并得出了RPM适宜与显式积分法结合使用的结论.     

含风电场的电力系统小干扰稳定性分析

为了研究含风电场的电力系统小干扰稳定性,建立了一种用于小干扰稳定性分析的风力发电机组的数学模型.利用该模型方法来研究风电场接入单机系统和六机系统的小干扰稳定性.通过算例分析,风电机接入无穷大系统时,改变机端无功补偿容抗的大小和风电机的出力,与风力发电机的转差率和暂态电势的q轴分量强相关的振荡模态阻尼比变化不大,风电机系...     

基于保护映射理论的电力系统小扰动稳定域计算方法

针对传统小扰动稳定域未考虑系统可能出现的持续振荡和阻尼比过低的情况,提出一种基于保护映射(Guardian map)的改进小扰动稳定域计算方法。首先,借助映射理论将系统从改进小扰动稳定域映射到负半平面上,并通过直和运算构成保护映射,然后利用能够精确求解Hurwitz矩阵稳定域的保护映射方法准确快速地求解出改进小扰动稳定域的边界。IEEE 4机11节点系统仿真结果表明:基于保护映射的电力系统改进小扰动稳定域描绘方法具有较高的精确度和有效性。最后,进一步分析发电机励磁系统参数对改进小扰动稳定域的影响,对指导系统调度运行,预防系统出现小扰动失稳具有参考意义。     

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响

建立了异步风力发电机组的小干扰稳定数学模型,研究了风电场接入电网后电力系统的小干扰稳定分析方法并实现了其工程应用。通过对含有大容量高比例风力发电的实际电网的计算分析表明,风电场的运行状态对电网的低频振荡模式和振荡特性有一定影响。风电机组出力的变化,使网内常规机组的运行方式发生变化,从而导致一些局部振荡模式出现或消失。网内和网间各大机群间的振荡模式没有发生变化,但振荡特性发生变化,且增加了与风电场强相关的振荡模式,这些振荡模式一般具有较好的阻尼特性。     

用隐式重启动Arnoldi法计算电力系统小干扰稳定

利用收敛性能更为优越的稀疏特征值分析方法——隐式重启动Arnoldi法（IRA）编制SSAP V1．0软件,对南方大规模交直流并联运行的电网进行了小干扰稳定分析,找出了存在的弱阻尼模式。根据参与因子在强相关机组加装电力系统稳定器（PSS）,同时采用直流调制。结果表明,PSS和直流调制能够显著增强系统阻尼,从而有效地抑制了低频振荡。     

时滞环节对电力系统小扰动稳定性的影响

简单回顾了含时滞环节的微分动力系统小扰动稳定性的研究方法;利用一单机无穷大系统研究了时滞常数τ对系统小扰动稳定性的影响,研究发现时滞常数较大时,可能会完全改变电力系统小扰动稳定性的性态,如导致系统特征值出现较大偏差、改变其主导频率甚至主导特征值等。文中的研究工作,对于在电力系统稳定性分析和进行控制设备设计时合理考虑时滞环节影响具有一定的帮助。     

基于NExT-DMD的电力系统机电振荡参数提取

电力系统随机响应中蕴含丰富的系统动态特征信息,基于系统随机响应所提取的机电特征参数能够准确反映互联电网机电小干扰稳定性.文章在深入分析环境激励下随机响应信号特征基础上,提出了基于自然激励技术的动态模式分解算法(nature excitation technology based dynamic mode decompo...     

采用阻尼水平定义边界的实用电力系统小扰动稳定域

提出了一种适用于低频振荡、次同步振荡问题分析的电力系统小扰动稳定域(P-SSSR)定义方法。根据低频振荡、次同步振荡的特点,分别以相对阻尼水平和绝对阻尼水平定义了一种新的小扰动稳定边界,并用这种新的稳定边界构成P-SSSR。提出了一种连续法和直接法相结合的稳定域边界求解方法,在IEEE次同步谐振第一标准模型中分别计算了传统小扰动稳定域(SSSR)和P-SSSR边界,比较了这2种稳定域的计算耗时和边界点特性。结果表明,实用电力系统小扰动稳定域考虑了实际运行的阻尼水平要求,使得位于该小扰动稳定域内的运行点符合实际运行的阻尼标准,能在几乎没有增加计算量的情况下获得一种更为可靠实用的电力系统小扰动稳定域,具有重要的理论研究价值和工程实用意义。     

电力系统小干扰稳定安全评估的一般原则及其在贵州电网中的应用

互联电力系统的低频振荡问题日益突出,对实际电网开展及时、有效的小干扰稳定安全评估,深入掌握系统小干扰稳定特性具有十分重要的现实意义。针对相关研究系统性、规范性不足的问题,提出工程中小干扰稳定安全评估的一般原则,即有效性、典型性和可验性原则。将上述原则应用于贵州电网的小干扰稳定安全评估中,指出贵州电网的关键模式为云贵区域模式,分析了云贵区域模式受贵州外送功率、贵州500 kV线路接线、贵州机组电力系统稳定器参数影响的特性,提出通过现场测试调整电力系统稳定器参数,提高系统阻尼的建议。文中的研究可为现场开展小干扰稳定安全评估提供参考。     

考虑时滞影响的电力系统小扰动稳定域

探讨了时滞环节对电力系统小扰动稳定域的影响.首先推导了微分-代数方程在考虑时滞影响时的小扰动稳定分析方法;进一步给出一种基于双层优化的追踪算法,用于求解含时滞环节的电力系统小扰动稳定域的边界;最后,利用该算法和2个典型系统,深入探讨了时滞环节对小扰动稳定域边界及构成性质的影响.