描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 精装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030724755
内容简介
《电力系统广域测量与控制应用技术》围绕电力系统广域同步相量测量与控制应用技术展开，主要分为三部分内容：同步相量测量数据的压缩、基于同步相量的电力系统次同步振荡参数辨识和广域闭环控制系统中的时延处理及工程应用技术。《电力系统广域测量与控制应用技术》通过数字仿真、硬件在环仿真、实际系统测试等方式验证了所提方法和技术的可行性和工程应用价值。
目 录
目录
前言
第0章 绪言1
0.1 电力系统测量与监控系统的发展历程1
0.2 电力系统广域测量与控制的新问题和新挑战5
0.3 同步相量测量与控制的国内外研究现状及技术发展动态7
0.3.1 广域测量数据的压缩技术7
0.3.2 基于同步相量测量的次同步振荡辨识9
0.3.3 广域闭环控制系统的时延处理及工程应用10
0.4 本书的章节导读12
**部分 广域同步测量数据的压缩
第1章 基于小波变换的广域测量振荡信号数据压缩方法19
1.1 基于小波变换的通用数据压缩方法20
1.1.1 基于小波变换的数据压缩20
1.1.2 *佳小波基和分解层数的选择22
1.2 振荡频率与*佳小波基和分解层数之间的关系24
1.2.1 实测低频振荡信号的数据压缩24
1.2.2 实测次同步振荡信号的数据压缩27
1.2.3 模拟振荡信号的数据压缩28
1.2.4 分段线性模型30
1.3 算法对比及分析32
1.3.1 基于分段线性模型的数据压缩算法32
1.3.2 固定小波基和分解层数的数据压缩方法33
1.3.3 ESDC方法35
第2章 适于广域测量数据的实时压缩及改进数据帧技术37
2.1 过滤压缩和旋转门压缩37
2.1.1 过滤压缩算法37
2.1.2 旋转门压缩算法38
2.1.3 压缩算法的评价方法39
2.2 实时数据压缩和数据重建40
2.2.1 ESDC实时数据压缩算法40
2.2.2 数据重建方法43
2.2.3 压缩算法的参数选择44
2.3 适于传输压缩数据的改进数据帧格式45
2.4 贵州电网WAMS数据压缩的测试实例47
2.4.1 低频振荡数据的压缩50
2.4.2 与其他压缩算法的对比分析51
2.4.3 对相量数据的压缩处理55
2.4.4 数据重建56
2.4.5 压缩数据包的大小59
第3章 基于动态轨迹插值的同步相量实时数据压缩61
3.1 同步相量的特征和轨迹62
3.1.1 电力系统的动态模型及其动态同步相量62
3.1.2 同步相量的双向旋转特性和椭圆轨迹63
3.2 同步相量椭圆轨迹拟合方程的快速求解方法66
3.3 基于内插值和外插值的同步相量实时数据压缩与重建68
3.3.1 实时同步相量数据压缩（RSDC）68
3.3.2 实时数据压缩的同步误差控制机制71
3.3.3 实时同步相量数据压缩的流程73
3.4 验证74
3.4.1 两相间短路事件中的RSDC75
3.4.2 次同步振荡中的RSDC80
3.4.3 RSDC对合成数据的动态特性83
3.4.4 验证结论85
第4章 基于迭代相量主成分分析的同步相量数据压缩86
4.1 相量主成分分析(PPCA)87
4.1.1 相量主成分分析的基本思想87
4.1.2 相量主成分分析的算法流程89
4.2 相量主成分分量的迭代选择方法93
4.2.1 传统的主成分分量选择方法94
4.2.2 相量主成分分量的迭代选择过程95
4.3 实际应用中的相量主成分分析迭代计算过程97
4.4 基于实测同步相量的仿真验证100
4.4.1 三相对称的低频振荡场景101
4.4.2 三相不对称的两相间短路场景107
4.4.3 验证结论112
第二部分 基于同步相量的电力系统次同步振荡参数辨识
第5章 基于同步相量的电力系统次同步振荡参数辨识115
5.1 同步相量数据对次同步振荡辨识的适用性分析117
5.1.1 同步相量采样率的影响118
5.1.2 同步相量计算对次同步振荡频率辨识的影响119
5.1.3 同步相量计算对次同步振荡幅值辨识的影响123
5.2 基于同步相量量测的次同步振荡参数辨识方法125
5.2.1 次同步振荡参数辨识方法的基本思路125
5.2.2 次同步振荡参数辨识方法的流程126
5.2.3 数值仿真验证127
5.3 实际电网中的次同步振荡参数辨识128
5.3.1 次同步振荡事件I128
5.3.2 次同步振荡事件II132
5.3.3 对比验证小结134
第6章 基于同步相量复频谱的次/超同步振荡参数辨识136
6.1 同步相量的基波分量和次/超同步分量及其频谱特性137
6.1.1 次同步振荡模型及其同步相量137
6.1.2 同步相量的基波分量和次/超同步分量及其耦合特性139
6.1.3 同步相量序列的DFT频谱分析141
6.2 基于插值DFT算法的次/超同步分量参数辨识142
6.2.1 次/超同步分量的辨识143
6.2.2 基波分量的辨识146
6.2.3 算法流程和特性150
6.3 验证152
6.3.1 验证一：合成信号的同步相量152
6.3.2 验证二：基于次同步振荡仿真的模拟PMU数据157
第7章 基于同步相量轨迹拟合的次/超同步振荡参数实时辨识161
7.1 次/超同步振荡下的同步相量轨迹特征162
7.2 基于同步相量轨迹拟合的次/超同步振荡参数辨识算法165
7.2.1 同步相量轨迹拟合方程组构建165
7.2.2 各分量的频率、幅值和相位计算168
7.3 模拟PMU数据的验证和特性分析169
7.4 仿真PMU数据的验证174
7.4.1 场景一：振荡参数由恒定到快速变化的场景175
7.4.2 场景二：振荡参数快速变化的场景177
第三部分 时延处理及工程应用
第8章 广域闭环控制系统中的时延测量及精细建模183
8.1 广域闭环控制系统中的时延183
8.1.1 闭环时延的产生183
8.1.2 针对测量时延的进一步讨论184
8.1.3 硬实时任务与软实时任务中的时延185
8.2 通信时延186
8.2.1 通信时延的线性估计模型186
8.2.2 通信时延的测量187
8.2.3 通信时延的实测结果188
8.3 操作时延190
8.3.1 RTDS硬件在环测试平台191
8.3.2 操作时延的波形对比测量法192
8.3.3 操作时延的实测结果及分析194
8.4 闭环时延195
8.4.1 实际系统中闭环时延的正态分布估计模型196
8.4.2 实际电力系统中的WACS闭环时延的时标差测量法197
8.5 贵州电网WACS闭环时延的实测结果199
8.5.1 2-Mbps专用通道测试结果199
8.5.2 SPDnet非专用通道测试结果201
8.5.3 闭环时延的估计203
第9章 广域闭环控制系统时延的数字仿真方法205
9.1 时延及异常网络状态的模拟方法206
9.1.1 WAMS时延的仿真原理206
9.1.2 软实时与硬实时任务的时延仿真208
9.1.3 异常网络状态的模拟208
9.2 时延仿真的实现流程209
9.2.1 基本流程209
9.2.2 小步长子流程210
9.2.3 大步长子流程211
9.3 算例系统及实测时延数据212
9.4 仿真结果及分析213
第10章 广域闭环控制系统时延的分层预测补偿217
10.1 广域闭环控制系统的分层结构217
10.2 异常网络状态的补偿218
10.3 闭环时延的分层预测补偿219
10.3.1 简化的广域闭环控制系统219
10.3.2 分层预测补偿方法221
10.3.3 增量自回归预测方法222
10.4 分层预测时延补偿方法的特性研究224
10.4.1 理想时延补偿的特性224
10.4.2 分段时延补偿的特性224
10.4.3 分层预测时延补偿的特性227
10.5 四机系统RTDS数值仿真测试229
10.5.1 2-Mbps专用通道条件下的实测闭环时延的补偿测试231
10.5.2 SPDnet非专用通道条件下的实测闭环时延的补偿测试234
10.5.3 正态分布闭环时延的补偿测试235
10.6 贵州电网实际WPSS的时延补偿测试237
10.6.1 RTDS硬件在环仿真中的时延补偿测试237
10.6.2 在实际电网中的时延补偿测试243
第11章 基于广域测量信息的电力系统稳定器应用实例245
11.1 贵州电网WPSS闭环控制系统245
11.1.1 贵州电网WPSS系统的架构245
11.1.2 WPSS控制器的设计247
11.2 贵州电网WPSS系统的实现248
11.2.1 实时操作系统和UDP协议248
11.2.2 控制下行规约248
11.2.3 NCU在电厂的安装249
11.2.4 WPSS的投运条件250
11.3 贵州电网WPSS系统的RTDS硬件在环仿真试验平台253
11.4 贵州电网WPSS系统的现场试验255
11.4.1 试验系统概况255
11.4.2 机端电压阶跃试验256
11.4.3 拉合思林线II回试验258
参考文献262
前言
第0章 绪言1
0.1 电力系统测量与监控系统的发展历程1
0.2 电力系统广域测量与控制的新问题和新挑战5
0.3 同步相量测量与控制的国内外研究现状及技术发展动态7
0.3.1 广域测量数据的压缩技术7
0.3.2 基于同步相量测量的次同步振荡辨识9
0.3.3 广域闭环控制系统的时延处理及工程应用10
0.4 本书的章节导读12
**部分 广域同步测量数据的压缩
第1章 基于小波变换的广域测量振荡信号数据压缩方法19
1.1 基于小波变换的通用数据压缩方法20
1.1.1 基于小波变换的数据压缩20
1.1.2 *佳小波基和分解层数的选择22
1.2 振荡频率与*佳小波基和分解层数之间的关系24
1.2.1 实测低频振荡信号的数据压缩24
1.2.2 实测次同步振荡信号的数据压缩27
1.2.3 模拟振荡信号的数据压缩28
1.2.4 分段线性模型30
1.3 算法对比及分析32
1.3.1 基于分段线性模型的数据压缩算法32
1.3.2 固定小波基和分解层数的数据压缩方法33
1.3.3 ESDC方法35
第2章 适于广域测量数据的实时压缩及改进数据帧技术37
2.1 过滤压缩和旋转门压缩37
2.1.1 过滤压缩算法37
2.1.2 旋转门压缩算法38
2.1.3 压缩算法的评价方法39
2.2 实时数据压缩和数据重建40
2.2.1 ESDC实时数据压缩算法40
2.2.2 数据重建方法43
2.2.3 压缩算法的参数选择44
2.3 适于传输压缩数据的改进数据帧格式45
2.4 贵州电网WAMS数据压缩的测试实例47
2.4.1 低频振荡数据的压缩50
2.4.2 与其他压缩算法的对比分析51
2.4.3 对相量数据的压缩处理55
2.4.4 数据重建56
2.4.5 压缩数据包的大小59
第3章 基于动态轨迹插值的同步相量实时数据压缩61
3.1 同步相量的特征和轨迹62
3.1.1 电力系统的动态模型及其动态同步相量62
3.1.2 同步相量的双向旋转特性和椭圆轨迹63
3.2 同步相量椭圆轨迹拟合方程的快速求解方法66
3.3 基于内插值和外插值的同步相量实时数据压缩与重建68
3.3.1 实时同步相量数据压缩（RSDC）68
3.3.2 实时数据压缩的同步误差控制机制71
3.3.3 实时同步相量数据压缩的流程73
3.4 验证74
3.4.1 两相间短路事件中的RSDC75
3.4.2 次同步振荡中的RSDC80
3.4.3 RSDC对合成数据的动态特性83
3.4.4 验证结论85
第4章 基于迭代相量主成分分析的同步相量数据压缩86
4.1 相量主成分分析(PPCA)87
4.1.1 相量主成分分析的基本思想87
4.1.2 相量主成分分析的算法流程89
4.2 相量主成分分量的迭代选择方法93
4.2.1 传统的主成分分量选择方法94
4.2.2 相量主成分分量的迭代选择过程95
4.3 实际应用中的相量主成分分析迭代计算过程97
4.4 基于实测同步相量的仿真验证100
4.4.1 三相对称的低频振荡场景101
4.4.2 三相不对称的两相间短路场景107
4.4.3 验证结论112
第二部分 基于同步相量的电力系统次同步振荡参数辨识
第5章 基于同步相量的电力系统次同步振荡参数辨识115
5.1 同步相量数据对次同步振荡辨识的适用性分析117
5.1.1 同步相量采样率的影响118
5.1.2 同步相量计算对次同步振荡频率辨识的影响119
5.1.3 同步相量计算对次同步振荡幅值辨识的影响123
5.2 基于同步相量量测的次同步振荡参数辨识方法125
5.2.1 次同步振荡参数辨识方法的基本思路125
5.2.2 次同步振荡参数辨识方法的流程126
5.2.3 数值仿真验证127
5.3 实际电网中的次同步振荡参数辨识128
5.3.1 次同步振荡事件I128
5.3.2 次同步振荡事件II132
5.3.3 对比验证小结134
第6章 基于同步相量复频谱的次/超同步振荡参数辨识136
6.1 同步相量的基波分量和次/超同步分量及其频谱特性137
6.1.1 次同步振荡模型及其同步相量137
6.1.2 同步相量的基波分量和次/超同步分量及其耦合特性139
6.1.3 同步相量序列的DFT频谱分析141
6.2 基于插值DFT算法的次/超同步分量参数辨识142
6.2.1 次/超同步分量的辨识143
6.2.2 基波分量的辨识146
6.2.3 算法流程和特性150
6.3 验证152
6.3.1 验证一：合成信号的同步相量152
6.3.2 验证二：基于次同步振荡仿真的模拟PMU数据157
第7章 基于同步相量轨迹拟合的次/超同步振荡参数实时辨识161
7.1 次/超同步振荡下的同步相量轨迹特征162
7.2 基于同步相量轨迹拟合的次/超同步振荡参数辨识算法165
7.2.1 同步相量轨迹拟合方程组构建165
7.2.2 各分量的频率、幅值和相位计算168
7.3 模拟PMU数据的验证和特性分析169
7.4 仿真PMU数据的验证174
7.4.1 场景一：振荡参数由恒定到快速变化的场景175
7.4.2 场景二：振荡参数快速变化的场景177
第三部分 时延处理及工程应用
第8章 广域闭环控制系统中的时延测量及精细建模183
8.1 广域闭环控制系统中的时延183
8.1.1 闭环时延的产生183
8.1.2 针对测量时延的进一步讨论184
8.1.3 硬实时任务与软实时任务中的时延185
8.2 通信时延186
8.2.1 通信时延的线性估计模型186
8.2.2 通信时延的测量187
8.2.3 通信时延的实测结果188
8.3 操作时延190
8.3.1 RTDS硬件在环测试平台191
8.3.2 操作时延的波形对比测量法192
8.3.3 操作时延的实测结果及分析194
8.4 闭环时延195
8.4.1 实际系统中闭环时延的正态分布估计模型196
8.4.2 实际电力系统中的WACS闭环时延的时标差测量法197
8.5 贵州电网WACS闭环时延的实测结果199
8.5.1 2-Mbps专用通道测试结果199
8.5.2 SPDnet非专用通道测试结果201
8.5.3 闭环时延的估计203
第9章 广域闭环控制系统时延的数字仿真方法205
9.1 时延及异常网络状态的模拟方法206
9.1.1 WAMS时延的仿真原理206
9.1.2 软实时与硬实时任务的时延仿真208
9.1.3 异常网络状态的模拟208
9.2 时延仿真的实现流程209
9.2.1 基本流程209
9.2.2 小步长子流程210
9.2.3 大步长子流程211
9.3 算例系统及实测时延数据212
9.4 仿真结果及分析213
第10章 广域闭环控制系统时延的分层预测补偿217
10.1 广域闭环控制系统的分层结构217
10.2 异常网络状态的补偿218
10.3 闭环时延的分层预测补偿219
10.3.1 简化的广域闭环控制系统219
10.3.2 分层预测补偿方法221
10.3.3 增量自回归预测方法222
10.4 分层预测时延补偿方法的特性研究224
10.4.1 理想时延补偿的特性224
10.4.2 分段时延补偿的特性224
10.4.3 分层预测时延补偿的特性227
10.5 四机系统RTDS数值仿真测试229
10.5.1 2-Mbps专用通道条件下的实测闭环时延的补偿测试231
10.5.2 SPDnet非专用通道条件下的实测闭环时延的补偿测试234
10.5.3 正态分布闭环时延的补偿测试235
10.6 贵州电网实际WPSS的时延补偿测试237
10.6.1 RTDS硬件在环仿真中的时延补偿测试237
10.6.2 在实际电网中的时延补偿测试243
第11章 基于广域测量信息的电力系统稳定器应用实例245
11.1 贵州电网WPSS闭环控制系统245
11.1.1 贵州电网WPSS系统的架构245
11.1.2 WPSS控制器的设计247
11.2 贵州电网WPSS系统的实现248
11.2.1 实时操作系统和UDP协议248
11.2.2 控制下行规约248
11.2.3 NCU在电厂的安装249
11.2.4 WPSS的投运条件250
11.3 贵州电网WPSS系统的RTDS硬件在环仿真试验平台253
11.4 贵州电网WPSS系统的现场试验255
11.4.1 试验系统概况255
11.4.2 机端电压阶跃试验256
11.4.3 拉合思林线II回试验258
参考文献262
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