电力行业：数据驱动的电力系统强迫振荡源定位

东北电力大学NORTHRASTELECTRICPOWERE数据驱动的电力系统强迫振荡源定位汇报人：姜涛单位：东北电力大学研究背景二、广域量测信息中强迫振荡分量提取汇报提纲三、数据驱动的强迫振荡源定位四、强迫振荡源定位性能提升五、结论与展望东北电力大学研究背景NORTHEASTELECTRICPOWERE电力系统强迫振荡是威电网安全稳定运行的重要因素之一芬兰2016年10月0.36Hz美国2018年1月1.57Hz中国印度2022年12月0.68Hz2019年6月0.14Hz2018年3月0.2Hz2019年5月1.57Hz强迫振荡具有起振快、随机性强失去振荡源后快速平息的特点，若不采取有效措施及时抑制，持续的强迫振荡将严重威胁电网的安全稳定运行3东北电力大学研究背景NORTHEASTELECTRICPOWERE快速准确定位强迫振荡源是抑制强迫振汤的关键现有强迫振荡源定位方法主要可分为模型驱动方法与数据驱动方法时域仿真模型驱动行波阻尼转矩分析人工智能频域分析模式估计数据驱动能量函数耗散能量流(dissipatingenergyflow,DEF)由于物理意义清晰、计算简单定位精度高已在实际电网得到广泛应用4研究背景东北电力大学ORTHEASTELECTRICPOWEREN耗散能量流借助网络中能量流向瓣识振汤源及振荡路径Wap = (AP, d A0, +AO,d(AlnU,)耗散能量流非振荡源(2元△P,Af,dt+△,d(△lnU,))强迫振荡期间，强迫振荡源持续向电网注入振荡能量振荡源耗散能量流定位流程构建带通提取强迫频谱分析滤波器振荡分量获取量测估计强迫振重构时域计算耗散能二信息」荡频率信号量流受限于振荡时变特性振荡模式可观性量测噪声干扰等因素，传统耗散能量流方法定位精度受限5东北电力大学研究背景NORTHEASTEEECTRICPOWERE强迫振荡源定位的精度及效率吸需进一步提升调度中心控制中心控制中心子站APDC子站B获取数据PDCPMUPMUPMUDM.GPSIGPS时-频域>数据驱动的强迫振荡源定位研究思路：强迫振荡分量提取强迫振荡源定位振荡源定位性能提升数据支撑性能提升强迫振荡频率估计强迫振荡源频域定位强迫振荡源定位精度提升强迫振荡分量自适应提取强迫振荡源时-频域定位强迫振荡源定位效率提升6一、研究背景二、广域量测信息中强迫振荡分量提取汇报提纲三、数据驱动的强迫振荡源定位四、强迫振荡源定位性能提升五、结论与展望强迫振荡分量提取东北电力大学NORTHEASTELECTRICPOWERE【强迫振荡分量时域提取方法】采用多元经验模态分解（MEMD）对量测信息进行同步分解多元经验模态分解强迫振荡分量提取Np.MEm(d)=A.cos(Sd+9m.)前入多光信构造方程组[AP,MEm(d -1)= A, cos[2.(d -1) +@.]SP.mm(d)=A,.cos[2.d+o.]多元信书[APg,MFm(d+1)= A,cos[2. (d+1)+4,]联立A sin'(2.)=AP,nNEm(d)-NP,MFm(d -1)APyIMF.m(d+1)离散点能量方向向量在超球面上的投影guos(d)=A=Pm(d)-AP,()=ZAPu.nF.m(0)+r(0)Pg.IME(d-1)APy,MF,m(d+1)IMF信号能量T通过逐次投影，将多通道量测信息同步分解为一组时域IMF分量Teager能量最大的IMF分量为强迫振荡分量8强迫振荡分量提取东北电力大学NORTHEASTELECTRICPOWEREN【强迫振荡分量时域提取方法】算例分析强迫振荡量测数据Teager能量计算单通道分解对比11(IMFIIMF2L-INIMF3序号EET88R8MN&CANIIMIF2G791378 L6660.46 0.418 20'0 800.051 0.01 0.25G65526.4 99.96 0.46 0.163 0.03 0.27 0.011 10'0 0.14SAINI0.00G77347.3 99.96 0.46 0.098 0.03 0.33 0.005 0.01 0.24638101SG30245.4 5666 0.46 0.081 too0.32 0.007 0.01 0.18t'sG35207.199.95 0.47 0.088 too0.33 0.010 100. 0.200.3820.46 0.014 0.01 0.28 0.002101520G1574.7686660.01 0.21I/sMEMD分解结果G140 65.78 99.97 0.47 .0.011 0.02 0.29 0.006 0.01 .0.20(a)G18(6) G79G11859.33 99.96 0.46 0.011 0.03 0.31 0.001 0.01 0.19计算效率对比G926.7299.980.460.00410'0 0.28 0.001 0.01 0.20算法EMDMEMDG1126.3999.96 0.46 0.010 000.29 0.0010.010.22计算时间/s49.065119.8179s强迫振荡IMF提取所提方法可对多通道量测信息进行同步分解，进而有效提取振荡分量20相较单通道方法计算效率更高9强迫振荡分量提取东北电力大学NORTHEASTELECTRICPOWEREN（强迫振荡分量的自适应时-频域能量提取方法）电力系统强迫振荡模式呈现时变特征和多模态特征。实际强迫振荡事件实际系统的强迫振荡时域仿真0.04m60.01频率变化量Hz0.030.0260.005ZH/幸0.01600.0159.995-0.0206012018024030036059.9910203060700890时间/s时间/s实际强迫振荡事件的时域示意图仿真强迫振荡的时域示意图2.5元10-31.521.50.50.50.050.10.150.20.250.30.350.4频率/Hz00.60.860频率/Hz实际强迫振荡事件的频域示意图仿真强迫振荡的频域示意图关键技术：准确辨识强迫振荡频率时变特征并提取出各量测信息中隐含的多个强迫振荡分量。10东北电力大学强迫振荡分量提取NORTHEASTELECTRICPOWEREN【强迫振荡分量的自适应时-频域能量提取方法】利用时-频分析技术和自适应时-频域能量國值提取强迫振荡分量强迫振荡分量自适应提取方法振荡分量搜素过程振荡分量提取方法多通道时频系数矩阵TD,(n,m)=Ts, (n,m)+Tse,(n,m)mkn+2-通过时-频分析技术将时域量测+T(nm)+Tu,(nm)mkn+m信息扩展至时间-频率二维空间mky-1构建多通道时-频系数矩阵maxT振荡频率k处的时-频域能量：E,(n)=21T,(n,k)mxmaxp.m计算节点的时-频域能量及自适mk-1节点的时-频域能量闯值：应时-频域能量国值e (n)=Q.(T(n)m)mk-Am后向接索naxtb(trh.m)在时-频域中追踪强迫振荡模式mkn-2E'=Ze(n)I-1tntn-l强迫振荡分量时-频域搜素示意图11东北电力大学强迫振荡分量提取NORTHEASTELECTRICPOWEREN强迫振荡分