多模型自适应控制应用于大型光伏电站阻尼区间振荡

研究表明对大型光伏电站引入附加阻尼控制,可以有效抑制互联电力系统的区间低频振荡。为解决传统阻尼控制方法在应对大扰动方面的不足,引入多模型自适应控制策略进行阻尼控制。采用K-medoids算法以低频振荡模式为多维特征点对运行状态对应的线性模型进行聚类,并基于各类的中心模型分别设计阻尼控制器。通过比较实际系统与模型的输出动态响应差异,用贝叶斯方法实时计算每一个模型匹配当前实际系统的概率,据此更新各阻尼控制器输出权重,各控制器输出的加权平均作为最终控制信号附加于光伏无功控制的参考指令中。在DIgSILENT/PowerFactory中搭建光伏并网四机两区域测试系统,非线性仿真结果表明,在无需系统受扰后状态先验知识的情况下,该策略可以有效抑制非预期扰动引发的区间振荡,并在反馈信号时延和光照随机波动下均保持良好的鲁棒控制性能。

利用相关分析的区间振荡振型快速估计方法

为了提高区间振荡动态特性中振型信息的有效获取速度,提出了一种利用相关分析的快速估计区间振荡振型的新方法。它首先通过一个由先验知识设计并在线校正的低通或带通滤波器,从电力系统广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)采集的各联络线有功功率信号中提取以弱阻尼模式为主导的分量信号,然后对该信号进行时域相关性分析,借助自相关和互相关系数确定该模式下各区间功率偏差的归一化幅值和相对相位,进而获得其功率偏差振型,并结合离线计算、在线修正的模态表确认等效转速偏差振型和对应模式。通过对一对弱阻尼的平稳信号和一对非指数时变幅值的反相非平稳信号进行分析,表明了相关分析法的适用性。案例分析在一个4区域9节点系统和一个华东电网规划系统中展开,结果表明了该方法的快速性、有效性以及潜在的实用性。

抑制区间振荡的自适应模糊广域阻尼控制设计

针对多区域互联系统的区间振荡,提出一种自适应模糊广域阻尼控制系统的分析和设计方法。首先,通过传函留数确定控制回路的安装地点,并以"模式可观惯量中心"等值的区间角速度偏差作为各回路的反馈信号。然后,以提升不同故障激发的主导区间振荡模式的阻尼为目的,将模糊控制系统的设计转化为带不等式约束的规划问题。最后,采用遗传算法求解规划模型,对多个控制回路的参数进行协调和优化。在优化过程中引入多区域单机等效法辨识故障后系统振荡的主导模式,并进行阻尼评估。算例采用IEEE5区域16机系统。仿真结果表明:控制系统显著改善了不同区间振荡模式的阻尼,有效抑制了故障后系统的振荡。

超低频区间振荡现象的机理分析

对我国东北、华北、华中、川渝电网的联网工程中出现的超低频区间振荡现象进行了深入的理论分析。提出区间振荡模式的特征值关于区间联系导纳的灵敏度的概念,通过对该灵敏度的数学分析,揭示了区间振荡频率受电网互联强弱的影响规律,指出区间振荡频率将随电网互联的减弱而降低。同时阐明系统容量对区间联系导纳的影响,在我国四大电网联网时由于系统容量较大,使得区间联系导纳较小,进而导致区间振荡频率较低,出现了超低频现象。对四机两区系统和四大区域联网系统进行小干扰稳定计算,比较并说明本文采用经典发电机模型近似复杂详细模型来定性研究区间振荡频率变化的方法的有效性,并且验证了理论分析的正确性。

电力系统区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性

区间振荡的阻尼与区域间送电功率关系特性是电力系统区间振荡特性研究的重要问题。结合华东互联系统工程实例,对该问题着重进行了理论分析和探讨。定义了2机互联系统机电振荡模式的特征值对发电机转子相对角的灵敏度。通过对灵敏度符号变化规律的推导,获得了机电振荡模式的阻尼随转子相对角大小变化的一般规律。在此基础上,将区间振荡阻尼与区域间送电功率的关系特性问题,转换为2等值机互联系统机电振荡模式的阻尼与转子相对角关系特性问题,进而给出理论分析和解释。研究工作对于全面、准确掌握区间振荡的复杂特性有一定的指导意义。

互联电网区间振荡动态特性分析方法述评

"区间振荡"事件时有发生,是危及互联电网安全稳定运行的主要因素之一。该文首先回顾了区间振荡的显性诱因和发生机理,进而探讨了基于模型的离线分析方法和基于量测的在线分析方法的发展趋势;然后指出传统参数法中存在的问题,讨论了非参数法研究的最新进展;最后提出综合利用参数法(系统特征)与非参数法(信号特征)的各自优点,取长补短,是现代大型互联电网区间振荡动态特性分析方法的最终选择。

多Agent系统在区间振荡控制中的应用

针对目前区间振荡控制模式中存在的集中控制和广域电力系统延时等问题,在对现有的广域网内区间振荡控制系统和多Agent系统研究的基础之上,提出了基于相角测量单元和多Agent系统的区间振荡控制协作模型。论述了该模型内各Agent的主要功能,设计了基于该模型的3级电力系统稳定器信号的监控策略,并给出了该模型抑制区间振荡的协作过程。数字仿真验证了基于多Agent系统构建区间振荡控制系统的可行性和有效性。

多区域单机等效法分析和控制故障后区间振荡

针对故障后系统的区间振荡,提出改进的单机等效法分析不同区域间的相互作用,并制定相应的控制措施。根据故障后各发电机功角的振荡轨迹,将系统划分为若干个主导振荡区域和非主导振荡区域,并将多区域系统进一步等效为单机无穷大母线(one machine infinite bus,OMIB)系统。定义并计算不同区域间的相对动能及OMIB系统动能,用于分析不同区域间的非线性相互作用。采用傅里叶频谱分析和Prony分析辨识OMIB系统参数,得到故障后系统的主导振荡模式及相应的阻尼比。基于上述分析,提出调整故障前各区域发电机出力的方法以减少区间的相对动能,抑制互联区域振荡。算法用于分析和控制IEEE5区域16机标准测试系统的故障后区间振荡。仿真结果表明,算法不但能准确辨识故障后的主导振荡模式,且能分析多种区间模式的非线性相互作用;控制措施显著地提升了系统阻尼,抑制了故障后系统的区间低频振荡。

利用改进经验模式分解和相关分析综合方法的区间振荡同调性追踪研究

为了丰富区间振荡动态特性中同调性指标的获取手段,提出了一种基于改进经验模式分解(R-EMD)技术和相关分析(CA)方法相结合的追踪机电振荡同调性的综合方法。它首先利用R-EMD技术从广域测量系统(WAMS)采集的联络线有功功率、母线电压相角等信号中提取各主导区间模式的分量信号,然后对各通道信号进行时域相关性分析,借助互相关系数确定主导区间模式下机群或机组的同调性。该方法较Prony等参数化方法具有对非平稳非线性信号适应性强,对噪声敏感性弱的特点;较标准经验模式分解技术(EMD)和希尔伯特黄变换(HHT)方法具有频率分辨率更高,避免前者应用于低频振荡分析时可能出现的频率混叠问题;较谱相关分析法反映相位关系直观性更好。案例分析在一个新英格兰39节点系统和一个澳大利亚东南部简化系统中展开,借助PSS/E仿真工具自定义了一个随机时变负荷模型以模拟系统运行环境,结果验证表明了该方法的有效性。

抑制区间振荡工程措施的评估和应用策略分析

电力系统区间振荡因涉及范围广、影响面积大,已成为严重威胁互联电网安全稳定运行的突出问题。针对目前工程上已有多种抑制措施投入使用,但在不同措施系统评估和综合比较方面存在研究不足的问题,对改变电网结构、增加控制设备和调整运行方式三类基本措施的特点、效果和适用性进行了系统性的评估,并从需要的设施、投资高低、应用条件、对网架和运行方式变化的适用性及对其他方面的影响等方面进行了综合比较分析,在此基础上提出了综合应用策略和需要进一步研究的方向。

递归随机子空间辨识方法在电力系统区间振荡模式估计中的应用

本文用随机子空间辨识方法在电网不同工况下对其区间振荡模式进行估计。同时,针对现有方法在线估计时奇异值分解步骤次数过多的问题,提出具有递归形式的随机子空间辨识方法以大大降低运算量。最后,将两种算法分别在四机系统和美国东北部NPCC48机系统进行区间模式估计试算。结果表明,随机子空间辨识方法能同时利用暂态数据和类噪声数据准确估计区间低频振荡模式,而递归随机子空间辨识方法既保证较好精度,又能提高原有算法的效率,为在线模式追踪提供了可能。

光伏参与抑制电力系统区间振荡的无功控制策略研究

针对大规模光伏并网对系统区间低频振荡可能产生的负面影响,研究了基于无功控制的光伏抑制系统区间振荡的控制策略。建立光伏并网模型,采用向控制输入点注入高斯伪随机信号的方式辨识出系统的降阶传递函数,根据留数指标对反馈信号进行选择,选择留数幅值最大的信号作为阻尼控制器的输入信号,参考电力系统稳定器的超前-滞后结构,采用留数法对阻尼控制器的各参数进行整定。以四机两区域系统为算例,搭建相应的光伏并网模型,通过时域仿真表明:所提出的基于无功控制的光伏附加阻尼控制器对于系统区间振荡具有较好的抑制效果。

输电线路联合区间振荡阻尼策略

建立了并联型与串联型FACTS(灵活交流输电系统)装置在输电线路中模型并推导了其补偿容量对线路输送功率的改变量,进一步证明了FACTS装置能通过改变线路功率来改变各发电机电磁功率从而增加系统阻尼。利用PMU(同步相量测量单元)所测量的联络线的功率变化的广域信号作为PSS(电力系统稳定器)附加阻尼信号,再联合FACTS装置能够增强系统阻尼的功能,使得对本地振荡模式和区间振荡模式均有较好的阻尼效果。建立了两区域MATLAB仿真模型,验证了理论分析的正确性。

从时频角度重新审视南方电网的区间功率振荡

EEMD和HVD是近年用来电力系统振荡的两种新的信号分析手段。文章结合小波频谱从时间-频率角度重新检视了南方电网近年来发生的3次区间振荡事件。分析结果表明,南方电网的振荡有非平稳时变振荡以及平稳振荡两种形态,小波分析以及HVD可以很好地处理非平稳振荡,而传统的Prony分析不能胜任。

基于功率分布法分析和控制区间联络线功率振荡

针对故障后区间联络线功率振荡的问题,结合动态稳定分析理论提出采用电网支路功率分布特性法分析发电机状态量对联络线功率振荡的影响,并制定相应的控制措施。根据故障后系统的网络情况,分析各电源出力对联络线支路传输功率的影响程度。运用矩阵束分析法对故障后联络线功率进行模态分析,识别系统主要互联振荡模式幅值,并基于上述分析提出根据联络线支路功率综合贡献因子调整故障后各区域发电机出力的方法抑制互联区域振荡。采用CEPRI 8机36节点系统对该方法的有效性进行了仿真验证。仿真结果表明,所述控制方法显著地提升了系统阻尼,能够抑制故障后系统的区间功率振荡。

从时频角度重新审视南方电网的区间功率振荡

将近年来新出现的集合经验模式分解(EEMD)和希尔伯特振荡分解(HVD)这2种信号分析手段引入电力系统振荡研究中,结合小波频谱从时间—频率角度重新检视了南方电网近年来发生的区间振荡事件。分析结果表明,南方电网的振荡有非平稳时变振荡以及平稳振荡2种形态,传统的Prony分析等手段无法处理非平稳振荡,而小波分析以及HVD在分析此类区间功率振荡中有良好的应用前景。文中建议HVD及小波分析应该在南方电网的低频振荡分析中作为与Prony分析互补的手段。

基于CBR和OAPID的互联电网区间模式振荡预警

采用基于广域测量系统(WAMS)的量测数据,提出基于范例推理(CBR)理论及功率振荡增量分布(OAPID)理论的互联电网区间模式振荡预警方法。该方法在系统未发生低频振荡时进行区间模式振荡预警;在系统发生振荡时提供系统运行方式的调整建议来改善系统阻尼。某区域电网WAMS实测数据的测试结果验证了所提方法的可行性和有效性。

TLS-ESPRIT与稳定图法相结合的区间低频振荡模态参数提取

提出了基于总体最小二乘法-旋转矢量不变技术(TLS-ESPR IT)与稳定图法相结合的区间低频振荡模态参数的提取方法。首先用TLS-ESPR IT结合稳定图确定区间低频振荡信号的阶数,然后用TLS-ESPR IT算法直接对原始含噪信号精确地估计出主导振荡模态的频率和阻尼比。仿真结果表明,该方法抗噪能力强、估计精度高,克服了TLS-ESPR IT定阶难的问题。实例分析进一步验证了该方法的可行性和有效性。

一类复合系统的区间矩阵平稳振荡

将系统dt=Ax＋f（t）推广到dt=Ai（t）xi＋Aij（t）xj＋fi（t），它在一定条件下，仍然存在其区间矩阵平稳振荡.

抑制区间低频振荡的电力系统稳定器设计

随着互联电网规模增大,低频振荡对电网稳定的影响愈来愈大。本文提出一种基于广域测量信号的电力系统稳定器,通过选取合适的反馈信号和优化阻尼控制器的结构来设计广域电力系统稳定器的结构模型。利用粒子群优化算法优化广域电力系统稳定器的参数,使得广域阻尼控制器满足区域间功率振荡阻尼最大,从而起到更好地抑制区间振荡的作用。本文采用两区域互联系统为算例,通过仿真验证设计的稳定器在多种系统故障下对区间低频振荡的抑制效果,结果表明优化的电力系统稳定器能够较好地抑制区间低频振荡,提高系统阻尼水平。