粒子群算法在电力系统低频振荡辩识中的应用

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1、YANJIUYUFENXI研究与分析粒子群算法在电力暴统低振藩瓣识申瞬应羼叶红权，郭益辉(佛山供电局，广东佛山528000)摘要：介绍了电力系统中常见的低频振荡现象，指出了各种常用的信号分析方法在分析低频振荡时存在的不足利用粒子群算法对振荡信号的各个待测参数在指定的范围内寻优来求取振荡信号的各个参数，进而可以应用这种方法提取低频振荡信号的主导模式。通过仿真数据和现场数据的分析验证了该方法是有效可行的，是对低频振荡进行分析与控制的一种有效方法。关键词：低频振荡；粒子群算法；主导模式；最优解中图分类号：TM743文献标志码：A文章编号：1673—

2、7598(2009)03'0035-04难以求出阻尼比这一重要特征I。Prow算法近年来0引言被广泛地应用于电力系统低频振荡的辨识与分析，取得了良好的效果，但是Prony~法对噪声非常敏感l5_。低频振荡是危害电力系统安全运行的常见现近年来，粒子群算法被广泛地应用于无功优化、系统象。单机与大系统间的振荡表现为机组有功及无功参数辨识等领域。研究表明，经过适当的建模，粒子出力的周期性摆动，通常需要减小机组出力，甚至令群算法可以提取出低频振荡的主导模式，为低频振机组退出运行才能平息。而在区域联络线上的低频荡的分析与控制提供一种新的方法。振荡，会导致

3、联络线上的自动保护装置动作，引起网络解列。低频增幅振荡甚至会导致整个系统崩溃，1粒子群算法介绍造成巨大的经济损失[1-3】。一般认为电力系统发生低频振荡是因为在特定粒子群{,~6(ParticleSwarmOptimization，PSO)算情况下，系统提供的负阻尼作用抵消了系统电机、励法兼有进化计算和群智能的优点同。起初Kennedy[~和磁绕组和机械等方面的正阻尼，使系统总阻尼很小Eberhart只是设想模拟鸟群觅食的过程，但后来发现或为负。系统在负阻尼工况下受到扰动时，扰动逐渐PSO是一种很好的优化工具。与其他进化算法相似。被放大，进而

4、引起功率的低频振荡。重负荷线路、现PSO算法也是通过个体间的协作与竞争，实现复杂代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统是造成系统出空问中最优解的搜索。PSO第一步生成初始种群，即现负阻尼的主要原因在可行解空间中随机初始化一群粒子，每个粒子都近年来，在电网互联的大趋势下，电力系统中的为优化问题的一个可行解，并由目标函数为之确定低频振荡现象更加频繁，已严重威胁到电网的稳定一个适应值(FitnessValueo每个粒子将在解空间中和安全。研究系统低频振荡首先需要根据现场PMU运动，并由一个速度决定其方向和距离。通常粒子上传的有功功率波形数据，通过对信号的

5、处理分析将追随当前的最优粒子，并经逐代搜索最后得到最得到信号分量的个数、振荡幅值、频率、阻尼等特征。优解。在每一代中，粒子将跟踪两个极值，一个是粒辨识出各种振荡模式。为抑制低频振荡的控制。如子本身迄今找到的最优解p，另一个是整个种群迄PSS的设计、切除负荷、切除机组、增强电网结构等今找到的最优解。增强阻尼的措施提供准确有效的信息。通常的数学描述为：设在一个n维空间中，由m在信号分析的方法中，傅里叶变换、小波变换等个粒子组成的种群=·-墨，⋯}，其中第i个粒应用非常广泛，但很难提取出信号的衰减系数．也就子的位置为X=x⋯xm}，其速度为={V，

6、收稿日期：2008—12—02作者简介：叶红权(1983一)，男，湖北麻城人，工学硕士，助理下程师，从事电力系统运行与维护方面的工作。研究与分析YANJIUYUFENX⋯}它的个体极值为={b，⋯尸f，}，种群全局极(2)取粒子个数为200，迭代次数为500计算值为{。，，⋯}，按照追随当前最优粒子的原每个粒子的适应值，在这里取采样间隔dt=0．5S．取理，粒子将按照式(1)和式(2)改变速度和位置。采样点总数n=40，各个采样点的原始数值分别为：¨=(t)+cid1rl()，‘¨一㈣)+c2r2(pgd(t)一“(’)(1)Z，，⋯，⋯，每

7、个粒子的4个分量组成的衰减正‘=，【，’+，(，”(2)弦信号所对应的数值分别为：Y，Y!，⋯，Yk，⋯，；若式中：d=1，2，⋯，／／；i=1，2，⋯，m，m为种群规模；f为设第i个粒子的4个分量分别是，、~lJyk=当前进化代数；r和r为分布于[0，1]之间的随机数；】sin(2"rrxX2xkxdt+Xo)exp(X4xkxdt)。适应值计算C，、C2为学习因子或加速常数。公式是F(X)=(_z)。这个适应值描述了当前式(1)中第一一部分为粒子先前的速度，第2部分i=1为“认知(Cognition)”部分，表示粒子自身的经验或粒子的各个

8、分量拟合的信号与原始信号之间的差记忆，第3部分为“社会(Socia1)”部分，表示粒子问的异，F(X)越小，拟合信号和原始信号的差异越小。信息共享与相互合作l8l。