基于窗口滑动改进Prony算法的电力系统低频振荡识别

Prony算法是获取电力系统低频振荡信息的有效方法。针对传统Prony方法只能选取局部信号进行分析且对噪声敏感的问题,提出了固定窗长滑动的改进措施,进而应用于电力系统低频振荡识别中。与传统方法相比,改进的Prony方法通过对信号采取滑动窗口处理,即将拟合目标函数由局部误差平方最小变为分窗口误差平方和最小,从而能够计及较长时间内的误差平均效应,因而具有抗噪声能力强、不受信号长度影响的特点。基于DSATools的仿真分析证实了窗口滑动的改进Prony算法能有效识别低频振荡模式,并且该方法在含噪声环境下仍然能够保持较高的准确性。

Prony方法和ARMA法在低频振荡模式辨识中的适用性比较

Prony方法和自回归滑动平均(ARMA)法是2种典型的电力系统低频振荡特征参数辨识方法,提出对这2种方法进行不同类型信号适用性的比较研究。在介绍2种方法基本原理的基础上,对比得出其在信号建模思想、模型参数估计原则上存在区别,进一步将这2种方法应用于处理36节点系统仿真明显扰动激励后系统响应信号和类噪声信号,对低频振荡模式辨识结果进行系统性研究。分析结果表明,ARMA法具有更好的适用性。

采用改进自适应Prony方法的电力故障信号的分析与处理

Prony方法(Prony method,PM)不适于处理含非持续性或突变性分量的故障信号。自适应PM(adaptive PM,APM)通过对信号自适应分段改善了PM的性能,但在搜索子段分界点时采用固定步长,效率低、运行时间长。提出改进APM(modified APM,MAPM),通过引入变步长策略大大提高了搜索效率。仿真结果表明,MAPM具有很高的信号拟合及参数估计精度,基于其的信号插值、延拓具有传统方法所没有的自适应性。MAPM对故障信号分析处理的实例再次表明了它的优越性能,为它在电气工程中的推广应用奠定了基础。

Prony算法在电力系统负荷动态模型辨识中的应用研究

提出了电力系统负荷动态模型辨识的Ｐｒｏｎｙ算法，给出了该算法所需要的Ｐｒｏｎｙ模型，并对传统Ｐｒｏｎｙ算法进行了发展。

基于时变多变量Prony法的时变振动系统模态参数辨识

在经典的Prony法理论的基础上,提出了可以同时处理多维非平稳信号的时变多变量Prony法,并将其应用于时变多自由度振动系统的模态参数辨识。对传统的递推最小二乘算法加以改进,解决了时变多变量参数模型中时变参数矩阵估计的难题。对时变平面两杆操作臂系统进行仿真和分析,得出了较满意的结果。证明该算法在时变结构模态参数辨识方面,具有有效、准确的计算能力和较强的过程跟踪能力。

基于PRONY辨识的交直流并联输电系统直流阻尼控制的研究

发展了一种用Prony算法辨识互联电力系统等值线性模型的方法,将其用于天广交直流并联输电系统低频功率振荡的研究,并设计出用于抑制区域间功率振荡的直流阻尼控制,仿真结果证明了该方法用于电力系统模式分析的有效性及所设计的直流阻尼控制的有效性和鲁棒性。

基于Prony辨识的复杂交直流系统次同步振荡特性分析

电力系统中的次同步振荡是一类严重的系统稳定性问题,不但会使系统产生振荡现象,而且极易造成汽轮发电机组的大轴损毁,准确分析系统的次同步振荡特性对其防止和抑制有重要意义。以往提出的基于系统线性化方程求解的小扰动分析方法在实际复杂系统中的应用非常困难,极易形成"维数灾"。为解决上述问题,使用Prony辩识技术分析次同步振荡模式的方法,对2008年贵州电网这一复杂交直流混合输电系统的次同步振荡特性进行了分析,并且提出了提高辩识精度的有效方法,NETOMAC电磁暂态仿真计算证明了此方法的有效性。对今后复杂交、直流输电及含有FACTS装置的灵活交流输电系统的次同步振荡特性分析提供了可行途径,为抑制次同步振荡的阻尼控制器的设计提供了参考。

基于Prony算法的暂态电能质量扰动信号分析

针对电能质量扰动信号特性,提出了一种基于Prony方法的信号分解算法.该方法将指数变换的时频特性与暂态信号特性描述相结合,可以提供各种分量的特征指标,如频率、幅值、相位等,利用最小二乘法得到高精度的拟合,并对暂态电能质量扰动的仿真信号和实测信号进行了分析.结果表明,Prony算法在暂态电能质量扰动信号分析中,可提供有效、准确的分析结果.

互联电力系统低频振荡的广域Prony分析

基于广域测量系统及机电扰动的传播特性提出了低频振荡模式辨识新思想:在各供电区域选择一台发电机,在某一时刻同时在其机端施加一个小扰动,然后同时对每个区域的发电机电功率信号进行Prony分析,依据振荡的幅值可准确得出所有机电振荡模式。采用基于Prony分析的留数法可得到各发电机对振荡模式的参与程度。基于此提出低频振荡的广域Prony分析方案,由数据预处理、模型阶数选取、振荡模式分析、模式留数分析、预测分析等模块构成,可准确辨识出低频振荡所有模式、确定阻尼控制器的选取和PSS最优安装地点,同时可为电力系统的紧急控制提供必要的预测数据。

电力系统暂态变量的Prony分析

电力系统暂态过程中，各类变量由衰减直流分量与衰减交流分量(基波，谐波)组成。确定暂态信号中的各分量对电力系统控制和保护至关重要。Prony分析可以直接提供按指数规律衰减信号中各种分量的频率和幅值，更切合电力系统暂态变量的特点，并可用最小二乘法得到高精度的拟合。本文采用两个算例来说明该方法的有效性，第一个算例对石洞口二厂600MW汽轮发电机静止励磁系统实测阶跃响应进行Prony分析并作误差分析，第二个算例对发电机空载三相短路电流进行Prony分析，得到短路电流各分量。

基于小波变换和改进Prony方法的电能质量扰动分析

传统的电能质量分析方法通常只针对某一类特定的电能质量扰动问题进行分析,为了实现对常见电能扰动信号进行有效的区分与辨识,提出小波分析与Prony方法相结合的分析算法。首先引入小波多分辨分析(multi-resolution analysis),选取合适的小波函数对扰动信号进行分解,判断分解信号是否存在模极大值点,从而区分出稳态与暂态电能质量扰动问题。对于暂态扰动问题,优化了Mallat重构层数,提取出暂态扰动波形,以实现对扰动类型的判断。对于稳态扰动问题,改进Prony方法对于系统阶数估计的过程,提高了参数辨识精度。最后对混合扰动信号进行分析,并使用Matlab进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明,该算法能准确地识别出各种类型的电能质量扰动信号。

Zoom-Prony方法及其在转子断条故障严重程度定量估算中的应用

在基于定子电流信号分析的感应电动机故障诊断中,通过求基波两侧由转子断条故障引起的边频分量的幅值、相位和频率,可以进行故障严重程度的定量估算。由于Prony方法对噪声非常敏感,而实际电动机电流信号包含丰富的谐波和噪声,且故障特征分量的幅值很小,直接应用Prony方法很难估算出故障特征分量的参数。本文提出Zoom-Prony方法,将Prony方法与选带细化技术(Zoom技术)相结合,对转子断条故障特征频率附近的小频段进行局部放大分析,估算这两个边频分量的参数,提高了计算的准确性,缩短了计算时间。此外,由于故障特征频率与基频过于靠近且幅值相差太大,边频分量常常被基频分量所掩盖而无法得到正确的结果,因此本文通过两次应用该方法来消除基频分量的影响。仿真与实验验证了这一方法的有效性。

基于CEEMD与改进Prony的谐波检测方法

为了解决经验模态分解(EMD)处理非线性非平稳信号的模态混叠现象以及传统Prony方法抗噪性能差的不足。提出基于完全经验模态分解(CEEMD)和改进Prony相结合的谐波分析方法。先将含噪的谐波信号进行CEEMD分解得到固有模态函数,再通过能量门限法对分解的固有模态函数进行阈值去噪。针对原始Prony方法优化了实际阶数和线性预测参数的求解过程。最后将去噪后的谐波分量进行改进Prony变换检测分析。并通过MATLAB仿真实验以及依托三相不可控负载的实测数据验证了该方法能够精确辨识出谐波分量的特征参数且具有良好的抗噪性能,从而为谐波分析提供了一种新思路。

基于自适应神经模糊滤波的低频振荡Prony分析

传统Prony法在分析低频振荡时对输入信号要求较高,存在着对噪声敏感的弱点。文中提出一种自适应神经模糊滤波和改进Prony法相结合的低频振荡分析方法。该方法先用自适应神经模糊滤波对低频振荡信号进行滤波,再用改进Prony法对滤波后的信号进行分析。其中改进Prony法有效阶数用归一化奇异值法确定。将该方法用于分析IEEE4机2区系统表明,在有色噪声影响下,该方法仍能相对准确地辨识出低频振荡主导模式,验证了其有效性。

基于Prony算法的静电除尘器放电信号分析

准确有效的区分静电除尘器(ESP)不同种类的放电形式对于预防ESP故障,维持ESP稳定运行有着十分重要的意义。但是根据ESP伏安曲线来判断ESP工作状态的传统方法不仅灵敏度低,无法分辨出早期反电晕故障状态,而且不具备实时性分析的能力,不能起到预防故障的作用。为了克服ESP伏安曲线的不足,该文首次提出了利用Prony算法来分析处理ESP的放电信号,给出了该算法所需要的模型。经过ESP模拟系统实验证明,该算法能够区分出ESP早期的轻微反电晕故障状态,为预防发生ESP严重反电晕故障提供了一个有效手段。

基于实值Root-MUSIC和Prony算法的间谐波参数估计

提出一种实数形式的求根多重信号分类(Root-MUSIC)算法,其无需将实值转换为复频率,从而降低了计算复杂度。由Root-MUSIC多项式的根估计出信号频率,同时由这些根采用普罗尼(Prony)法中的最小二乘法估计出信号的幅值和相位。与传统先估计频率、再由其他算法估计幅值和相位的方法相比,所提方法减少了大量计算步骤。仿真结果表明,用所提方法估计的间谐波参数精度高,在存在噪声的情况下也能准确估计出谐波和间谐波频率、幅值和相位。

基于Prony法的暂态扰动信号分析

应用Prony法对配电系统中的电容器操作事件和电压放大问题进行了机理分析,并将仿真信号分解为不同的分量。通过对不同仿真信号分解结果的比较,认为电容器投切时在用户端产生的放大电压是不同频率、阻尼、幅值和相位特征的谐振分量共同作用的结果,而且谐振分量的特征与配电系统的参数和结构紧密相关,通过改变配电系统参数和结构可以减小用户端出现的放大电压。测试结果表明Prony法能够对暂态信号中的衰减谐振分量进行建模,提取各分量的幅值、频率、相位和阻尼参数,验证了Prony法对暂态扰动信号分析的有效性。

基于Prony算法的小电流接地系统单相接地故障选线研究

Prony算法是用一组指数函数的线性组合来拟合等间隔采样数据的方法,可以从中分析出信号的幅值、相位、衰减系数、频率等信息。通过对故障零序电流特征的分析,提出采用Prony算法来提取故障零序电流的谐波分量的信息,比较谐波分量的幅值和相位来实现正确选线。理论分析及仿真实验表明该方法可以准确实现小电流接地系统单相接地故障选线。

变电站电磁瞬态过程的Prony分析

在变电站内,一次回路中的开关操作会在高压母线上产生电磁瞬态过程。该电磁瞬态过程将在电压互感器二次侧产生瞬态电压,从而在二次回路中产生干扰。利用Prony法对母线上以及互感器二次侧的电磁瞬态过程进行拟合,得到了相应的时域表达式。对拟合得到的时域表达式进行傅立叶变换,可得到电磁瞬态过程的频率特性。结果表明,Prony法是分析变电站电磁瞬态过程的一种有效方法。

一种基于Prony和Hilbert变换的瞬时电压闪变检测的改进方法

本文简要分析了电压波动和闪变的成因,提出了一种基于Prony Analysis时频分析(PA)和Hilbert Tansform变换(HT)的瞬时电压闪变检测的改进方法。该算法可以从实际电网非平稳信号中准确地检测电压包络线,从而获得表征瞬时电压闪变严重程度的定量信息。两个数值仿真算例说明了这种方法的有效性。