基于MMoE和GRU的PMU数据有损压缩算法

为解决同步向量量测装置广泛部署带来的数据冗余度与数据量快速增长、系统数据储存及传输成本大幅增加的问题,本文提出一种基于多任务学习和门控循环单元自编码器的有损数据压缩算法。首先,根据同步向量量测装置三相量测数据具有相关性的特点,采用多门控混合专家模型和门控循环单元构建了变分自编码器一次数据压缩模型,将各相数据进行特征融合,利用多任务学习挖掘三相量测数据之间的相关性;其次,使用无损压缩算法对一次压缩数据进行二次压缩,得到最终压缩数据;最后,通过算例分析表明,所提算法能够充分利用各相数据之间的相关性,实现对压缩数据的高精度重构,提高数据压缩效率。

基于SWT的风电汇集地区非同步振荡PMU暂态录波数据分析

考虑风电汇集地区非同步振荡问题对电网安全稳定运行产生的影响,提出一种将同步相量测量装置(PMU)暂态录波与同步挤压小波变换(SWT)相结合的方法,并对非同步振荡问题进行分析。首先介绍PMU装置结构及测量及SWT原理;其次运用SWT算法对含有间谐波的电力信号做连续小波变换,划分频率区间,求时频面内的离散同步挤压,提取各谐波间谐波及基波分量信号;然后以哈密风电汇集地区一次非同步振荡为例进行暂态电压、联络线电流、上网有功分布录波数据分析;最后基于该算例发生的非同步振荡问题,提供治理措施。

WAMS中PMU的完整周期抗混迭同步采样方法

基于全球定位系统(GPS)的同步相量测量装置(PMU)是广域测量系统(WAMS)的重要组成部分。提出一种基于GPS同步时钟和数字信号处理器(DSP)以及高速AVR单片机的双CPU 同步相量测量装置;利用DSP的一个输入捕获单元捕获GPS秒脉冲并同步到32位高精度定时器,控制每个周期采样的起始时刻,利用另一个输入捕获单元捕获频率并把相应的采样周期传送给 16位定时器的周期寄存器控制该完整周期的采样间隔,从而建立了完整周期抗混迭同步采样方法,避免了因频率变化而引起的采样混迭现象;利用DSP的高精度时钟配合同步信号源以提高同步时钟的可靠性。

基于PMU数据和时间序列模型的发电机参数识别(英文)

电力系统动态仿真的精度往往由同步发电机等元件模型及参数的精度所决定。在对同步发电机模型进行时间序列分析的基础上,提出了一套依靠同步相量测量单元对惯性时间常数、发电机转速调节常数以及涡轮调速器的时间常数等发电机动态参数进行识别的方法。该方法首先将发电机的经典模型和摇摆方程统一转换为一个时间序列模型,并利用线形参数辨识方法对此时间序列模型的参数予以辨识;最后通过求解发电机模型参数与时间序列模型参数的等式关系得到发电机的模型参数。对不同功率变化波形进行了仿真试验,按照本文方法计算得出的发电机参数与实际参数一致,验证了本文提出方法的有效性。

考虑PMU量测信息的配电网运行状态分析方法

同步相量量测单元PMU(phasor measurement unit)在配电网中的推广使用有效提升了电网系统的可观性。首先提出了一种考虑PMU信息的配电网运行状态分析方法,该方法在数据采集与监控SCADA(supervisory control and data acquisition)系统数据更新时,将SCADA和PMU等不同量测时间尺度的混合数据进行状态估计;之后通过PMU数据进行状态估计更新,直至新的SCADA数据到来,开始新的混合数据状态估计。目标函数由估计值与量测值之间残差指数的加权和组成,降低了不良数据对估计结果的影响,并通过抗残差加权减少由于量测坏数据引起的运行状态波动。最后通过IEEE 123节点的算例分析,验证了所提方法具有较好的运行状态分析效果和有较高的时效性。

基于PMU实测数据的同步发电机参数在线辨识方法

由于试验条件与发电机运行的实际工况有较大差异,常规的电机试验难以得到与饱和、涡流等密切相关的发电机动态参数的准确值,满足不了离线和在线安全分析及控制的要求。将PMU上传的定子电压和励磁电压量测作为输入信号、定子电流和励磁电流作为输出信号,基于PMU实测数据和同步发电机派克模型,考虑定子绕组暂态过程,实现了同步发电机原始参数的辨识。电力系统实际算例表明,与设计参数相比,基于该参数辨识结果的仿真曲线与实测发电机动态曲线的拟合程度明显要高,所提方法能够有效提高同步发电机的参数辨识精度。

智能变电站PMU通信服务结构研究

鉴于现有的同步相量测量单元(PMU)对象模型无法满足其需要计算频率变化率等测量值,无法提供可路由的安全通信协议,介绍了IEC 61850-90-5基本概念,并在分析IEC 61850-90-5和IEEE C37.118两者异同的基础上,提出了基于IEC 61850-90-5的PMU信息模型,着重研究了按照IEC 61850-90-5的要求应用于同步相量交换的通信服务,并配置了新的传输和控制块,改进了现有的PMU对象模型,提高了IEEE C37.118信息IEC 61850-90-5转变的能力,更好地表现了同步相量,并为PMU同主站之间建立统一通信模型打下了理论基础。

一种基于PMU的分块解耦状态估计模型

研究了使状态估计分块解耦的PMU配置,建立了引入PMU的分块解耦状态估计模型。利用PMU的电压量测,把一个电力系统网络分块成几个子系统网络分别进行状态估计,各个子系统之间不再存在数据的交换。PMU的支路电流相量可转换成相关节点的电压相量或相关的支路潮流,提高了量测系统数据的精度和冗余度,有利于提高状态估计的性能。对IEEE30节点的算例仿真表明,当PMU测量精度较高时,与常规的应用PMU的状态估计模型相比,分块解耦状态估计提高了估计的精度和速度。随着分块的增多,计算机并行技术的使用,有可能实现电力系统实时状态估计。

智能变电站同步相量测量装置研制

同步相量测量装置因测量精度高、数据具有精确时标等特点已成为电网的重要监测设备,但目前在智能变电站中应用不多,还处于探索阶段。提出应用于智能变电站的同步相量测量装置,该装置采用嵌入式软硬件平台,在实现传统同步相量测量装置相量计算、故障录波、实时纪录分析、实时通信等功能的基础上,实现了符合 IEC 61850 标准的设备建模、采样值报文接收和解析、与站内监控及其他智能电子设备数据共享等功能。

薄弱电压节点的在线辨识

提出了以发电机节点无功变化量和负荷节点电压变化量为指标的电压薄弱节点识别方法,该方法仅需要相邻时刻的无功和电压变化量,因此计算速度很快,适合在线识别。以IEEE 9系统为算例,在负荷连续增长和短路情况下分别对系统的薄弱节点进行识别,并与传统的指标进行比较,结果表明,在负荷连续增长的情况下,文中的指标与传统指标均能实时跟踪电压薄弱节点,而在短路后发生振荡的情况下,传统指标很难快速跟踪。

基于广域测量系统的次同步振荡在线监测预警方法

及时发现并采取措施消除电力系统中的次同步振荡,对保障机组安全和电力系统稳定运行都非常重要。结合相量测量单元的工作原理,详细分析了电力系统中次同步频率成分对同步相量测量结果的影响,指出次同步振荡的存在相当于是对同步相量的幅值和相位进行调制。在此基础上,给出了基于相量测量单元上传的同步相量测量结果和励磁电流测量结果实现次同步振荡的在线监测分析与预警方法。华北电网广域测量系统记录的实际算例表明,文中所述方法可靠、有效。

采用分层多源信息融合的电网故障诊断方法

鉴于调度自动化水平及通信、广域测量技术的发展,提出了一种分层多源信息融合的电网故障诊断方法,以开关量诊断层和多源信息融合诊断层2个层次,在基于SCADA系统开关量实现电网单一故障快速诊断的同时,综合开关量信息与故障录波器及WAMS的电气量信息,着力解决保护、断路器拒动、误动造成的多元件停电的故障诊断。仿真算例计算表明,此方法的分层模式增强了故障诊断针对性,并在多源信息融合诊断时减少了对电气量数据的需求,能有效降低保护、开关拒动误动对电网故障诊断的影响,提高了准确度,具有良好的工程实用价值。

一种同步时标可自由设定的新型相量测量装置

提出一种同步时标可自由设定的新型广域电网相量测量装置(PMU),它由频率自适应等间隔采样模块、同步时标形成模块和核心微处理器模块等构成。通过硬件电路与计算软件的合理分工与协调配合,实现了相量同步测量装置中"时间同步"与"频率同步"的解耦处理,从而装置能够根据自由设定的同步时标与时标同步方式,自动定位截取整周期采样数据(无频谱泄漏)进行高精度离散傅里叶变换(DFT)相量计算,并通过简单的方法对截取DFT数据窗时造成的时标同步偏移量进而计算相量的相角偏差量进行高精度线性修正。同时对同步时标位于DFT数据窗首、中、末点3种情况下的相量测量精度进行了仿真研究,得出了"中点同步"精度最高的正确结论。

基于同步相量测量技术的励磁系统调节性能分析方法及其系统实现

基于同步相量测量技术提出一种利用相量测量单元(PMU)采集的机组及其励磁系统动态电气数据量实现励磁系统动态调节性能分析和评估的方法。该方法通过检测与提取机组扰动及其励磁系统响应的过程,并结合相关励磁系统性能参数的工程化处理方法实现对励磁系统主要性能指标的计算与分析,同时基于WAMS系统结构还设计和实现了完整的软件系统功能。通过对该分析方法的阐述及实际工程应用的效果可以看出,与常规分析方法相比该方法具有在线分析、离线研究、简单实用、使用方便等优点,其计算结果可作为励磁系统动态调节性能评价的重要参考。

全局暂态功角测量研究及动态模拟实验

针对实时决策系统全局实时监控的需要 ,以全球定位系统 (GPS)相量测量技术为基础 ,构建了分散采集、集中控制的实时决策仿真系统硬件平台 ,提出了以实时测量系统中任意两台发电机的相对功角实现全局稳定控制的思想。各相量测量装置 (PMU)将各自量测的相量值通过高速通信网络传送到服务器上 ,从而得到全网范围的实测相对功角。通过动态模拟实验验证了系统的实时性能 ,表明在局域网下的数据采集传输分析周期小于 2 0 ms,考虑到实际通信网络和长距离传输的影响 ,可以认为总体时间周期能够控制在 3 0 ms～ 5 0 ms。

风电并网系统次/超同步振荡的动态监测方法研究

近年来,我国大规模风电基地中出现了新型次/超同步振荡问题,其频率具有时变特性。已有的同步相量测量单元(PMU)和广域测量系统无法准确监测其动态发展过程。鉴于此,本文首先探讨了次/超同步谐波对传统PMU算法的不良影响,剖析谐波引起基频相量测量误差的根源。其次,提出一种具有频率自适应控制能力的次/超同步谐波相量检测方法,能够准确判断系统中是否出现次同步振荡,并检测出基波相量和次/超同步谐波相量。最后,通过搭建实际系统的电磁暂态仿真模型分析验证了改进算法的有效性和精确性。

高性能同步相量测量装置守时钟研制

同步相量测量装置(PMU)可靠工作的关键是作为同步采样脉冲源的全球定位系统(GPS) 的秒脉冲的可靠性。针对由于气候、故障及其他因素可能造成秒脉冲失效的情况,采用数字锁相环 技术,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)及高精度晶振,研制了一种高性能的PMU守时钟。GPS 信号正常时,守时钟跟踪输入的秒脉冲;秒脉冲失效时,守时钟则提供一定误差范围内与秒脉冲同 步的替代信号。文中分析了其性能,通过仿真和实验进行了验证。

同步相量测量装置的以太网通信接口的设计

由同步电压测量装置、通信网络和监控中心组成的电网实时动态监控系统是电力系统研究和发展的方向,采用光纤以太网构建全网相角实时传输通道为信息的快速、时效的传输提供了保证;针对当前电力系统动态安全监控系统中相角测量装置(PMU)数据传输速率低、联网能力有限的现象,提出基于双DSP结构、具有网络接口的PMU硬件电路方案,给出了以太网接口的设计电路、网络协议栈的实现方法及程序流程,从而可实现在PMU广域测量数据基础上对电网的运行状态进行实时监测。

广域测量系统的数据记录密度探讨

国家电网公司对广域测量系统(WAMS)的定位是:"主要采集处理电力系统动态数据"。根据这一定位,对广域测量系统的数据记录密度进行了探讨。提出,随着串联补偿装置及直流输电的广泛应用,广域测量系统的数据记录密度应具备对次同步振荡过程进行监测分析的能力。同时,结合信号处理知识提出,要实现对次同步振荡动态过程的正确监测分析,动态数据的记录密度应达到100帧/秒以上。利用托克托电厂6#机做扭振试验时华北电网广域测量系统的实际记录数据,进行了不同数据记录密度下的频谱分析,分析结果充分论证了本文的观点。

基于容积卡尔曼滤波的发电机动态状态估计

同步相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)能够对动态过程中同步发电机功角进行直接量测,但随机误差`PMU存在量测误差,从而对应用造成不良后果。提出一种机电暂态过程中发电机动态状态估计新方法。基于发电机四阶动态方程建立了发电机动态状态估计模型;给出了过程噪声误差计算方法;由于动态状态估计模型为非线性,进而提出基于容积卡尔曼滤波(cubature Kalman filter,CKF)的动态状态估计方法,利用球面-径向规则生成Cubature点,通过发电机动态方程对Cubature点进行变换,得到发电机状态量预报值。仿真分析利用某实际大区域电网同时实现了基于CKF和无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的动态状态估计。对这两种方法的估计性能指标进行对比分析,结果表明CKF法状态估计效果和计算效率均优于UKF法状态估计。