Модальный анализ по ляпунову на основе измерений с помощью прони-анализа
- Авторы: Катаев Д.Е.1, Кутяков Е.Ю.1
-
Учреждения:
- ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
- Выпуск: № 104 (2023)
- Страницы: 100-117
- Раздел: Управление техническими системами и технологическими процессами
- URL: https://journal-vniispk.ru/1819-2440/article/view/364069
- DOI: https://doi.org/10.25728/ubs.2023.104.4
- ID: 364069
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Для современных электроэнергетических систем (ЭЭС) проблема исследования их устойчивости продолжает быть особо актуальной в связи с тенденциями развития структур генерации и потребления. Модальный анализ по Ляпунову совмещает два подхода к оценке устойчивости систем и ЭЭС в частности: модальный анализ и спектральные разложения функций Ляпунова. Существующие исследования, связанные с ним, предполагают наличие линейной модели системы. В то же время существует большой интерес к методам исследования устойчивости ЭЭС, основанным на измерениях, а не моделях. Это мотивирует изучить возможности модального анализа по Ляпунову на основе измерений. Данная работа представляет пример реализации такого подхода с помощью Прони-анализа. Получены выражения для вычисления модальных вкладов по Ляпунову на основе данных, получаемых методом Прони из измерений в нелинейной системе. Представлены результаты вычислительных экспериментов, проведенных с помощью созданной программной реализации измерительной модификации модального анализа по Ляпунову. Проведено исследование переходных процессов напряжения в узлах сети тестовой модели IEEE 68. Также представлены результаты сравнения измерительной и модельной модификаций.
Об авторах
Дмитрий Евгеньевич Катаев
ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Email: dekataev@ipu.ru
Москва
Евгений Юрьевич Кутяков
ФГБУН Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН
Email: evgeniykutyakov@gmail.com
Москва
Список литературы
ВОРОПАЙ Н.И., ГОЛУБ И.И., ЕФИМОВ Д.Н., ИСКА-КОВ А.Б., ЯДЫКИН И.Б. Спектральный и модальный ме-тоды в исследованиях устойчивости электроэнергетиче-ских систем и управлении ими // Автоматика и телемеха-ника. – 2020. – №10. – С. 3–34. КАТАЕВ Д.Е. Развитие и применение метода суб-грамианов для анализа устойчивости электроэнергетиче-ских систем: Дис. канд. техн. наук. – Москва, 2018. –127 с. – URL: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01009824744 (дата об-ращения: 16.03.2023). ЯДЫКИН И.Б. О свойствах грамианов непрерывных си-стем управления // Автоматика и телемеханика. – 2010. –№6. – С. 39–50 ЯДЫКИН И.Б., ИСКАКОВ А.Б. Новые методы оценива-ния устойчивости и управления в сложных электроэнер-гетических системах на основе спектрального и струк-турного анализа // Труды 13-й Международной конферен-ции «Управление развитием крупномасштабных систем»(MLSD’2020, Москва). – 2020. – С. 1977–1982. CHAKRABORTY R., JAIN H., SEO G.-S. A review ofactive probing-based system identification techniques withapplications in power systems // Int. Journal of ElectricalPower and Energy Systems. – 2022. – Vol. 140. – URL:https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2022.108008 (дата обращения:17.03.2023). DELGADO FERNANDEZ O., TIISTOLA S., GUSRIALDI A.Real-Time Data-Driven Electromechanical OscillationMonitoring using Dynamic Mode Decomposition withSliding Window // IFAC-PapersOnLine. – 2022. – Vol. 55,Iss. 9. – URL: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.028(дата обращения: 17.03.2023). FERNANDEZ RODRIGUEZ A., DE SANTIAGORODRIGO L., LOPEZ GUILLEN E., RODRIGUEZASCARIZ J.M., MIGUEL JIMENEZ J.M., BOQUETE L.Coding Prony’s method in MATLAB and applying it tobiomedical signal filtering // BMC Bioinformatics. – 2018. –19:451. – URL: https://doi.org/10.1186/s12859-018-2473-y(дата обращения: 06.03.2022). HATZIARGYRIOU N. ET AL. Definition and Classification ofPower System Stability – Revisited & Extended // IEEE Trans.on Power Systems. – 2021. – Vol. 36, No. 4. – P. 3271–3281. –URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9286772 (дата об-ращения: 17.03.2022). ISKAKOV A.B., YADYKIN I.B. Lyapunov modal analysis andparticipation factors applied to small-signal stability of powersystems // Automatica. – 2021. – Vol. 132. С. – Art. No. 109814. ISKAKOV A.B., YADYKIN I.B. On Spectral Decompositionof States and Gramians of Bilinear DynamicalSystems // Mathematics. – 2021. – Vol. 9(24). – URL:https://www.mdpi.com/2227-7390/9/24/3288 (дата обраще-ния: 17.03.2022). KATAEV D.E., KUTYAKOV E.Y. Physically meaningfulLyapunov modal contributions in linear systems // SystemsScience & Control Engineering. – 2022. – Vol. 10,No. 1. – URL: https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21642583.2022.2068165 (дата обращения:06.03.2022). KOSTEREV D.N., TAILOR C.W., MITTELSTADT W.A.Model validation for the August 10, 1996 WSCC systemoutage // IEEE Trans. on Power Systems. – 1999. – Vol. 14, No.3. – P. 967–979. – URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/780909?arnumber=780909 (дата обращения: 06.03.2022). MILANO F., DORFLER F., HUG G., HILL D.J., VERBIC G.Foundations and challenges of low-inertia systems (invitedpaper) // Proc. 20 Power Systems Computation Conf. (PSCC). –Manchester, UK, June 11–15, 2018. PERIC V.S., BAUDETTE M., VANFRETTI L.,GJERDE J.O., LOVLUND S. Implementation andtesting of a real-time mode estimation algorithm usingambient PMU data // Clemson University PowerSystems Conference, Clemson, SC, USA, 2014. – URL:https://ieeexplore.ieee.org/document/6808116 (дата обраще-ния: 16.03.2023). PERIC V.S., VANFRETTI L. Power-System Ambient-ModeEstimation Considering Spectral Load Properties // IEEE Trans.on Power Systems. – 2014. – Vol. 29, No. 3. – P. 1133–1143. –URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/6683082 (дата об-ращения: 16.03.2023). PIERRE J.W., TRUDNOWSKI D., DONNELLY M.,ZHOU N., TUFFNER F.K., DOSIEK L. Overview of SystemIdentification for Power Systems from Measured Responses //16th IFAC Symposium on System Identification, Brussels,Belgium, July 11-13, 2012. – P. 989–1000. SHAIR J., LI H., HU J., XIE X. Power system stabilityissues, classifications and research prospects in the contextof high-penetration of renewables and power electronics //Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. –Vol. 145. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032121003993 (дата обращения: 17.03.2023). TEEUWSEN S.P., ERLICH I., FISCHER A., EL-SHARKAWI M.A. Assessment of the small signal stabilityof the European interconnected electric power system usingneural networks // Proc. of the Large Engineering SystemsConference on Power Engineering – 2001 (LESCOPE–01). Theme: Powering Beyond 2001 (Cat. No.01ex490),Halifax, NS, Canada, 2001. – P. 158–161. – URL:https://ieeexplore.ieee.org/document/941643 (дата обращения:16.03.2023). VANFRETTI L., CHOW J.H. Identification of DominantInter-Area Modes in the Eastern Interconnection fromPMU data of the FRCC 2008 Disturbance: an EigensystemRealization Algorithm Illustration // Contribution to SpecialPublication of the Task Force on Modal Identification ofElectromechanical Modes, 2012. – URL: http://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:482085/FULLTEXT01.pdf (датаобращения: 16.03.2023). ZHOU N., HUANG Z., TUFFNER F., JIN S., LIN J.,HAUER M. Oscillation detection and analysis // Rep.CIEE; Executor: CIEE. – 2010. – URL: https://uc-ciee.org/ciee-old/downloads/ODA_Final_Report.pdf (дата об-ращения: 06.03.2022).
Дополнительные файлы
