基于希尔伯特-黄变换的微电网主动小干扰稳定性评估方法

赖纪东; 崔玉妹; 苏建徽; 徐洁洁; 徐珊珊

doi:10.7500/AEPS20221213001

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基于希尔伯特-黄变换的微电网主动小干扰稳定性评估方法

学术研究 | 更新时间：2025-06-16

- 基于希尔伯特-黄变换的微电网主动小干扰稳定性评估方法
- Active Small-signal Stability Assessment Method for Microgrid Based on Hilbert-Huang Transform
- 电力系统自动化 2023年47卷第13期页码：149-158
- 作者机构：
  
  1.合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽省合肥市 230009
  2.光伏系统教育部工程研究中心(合肥工业大学),安徽省合肥市 230009
- 作者简介：
  
  赖纪东(1981—)，男，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向：分布式发电与微电网技术、新型电力变换节能技术。E-mail：laijidong@126.com
  崔玉妹(1997—)，女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：分布式发电与微电网技术。E-mail：cuiym@mail.hfut.edu.cn
  苏建徽(1963—)，男，博士，教授，主要研究方向：分布式发电与微电网技术、新型电力变换节能技术。E-mail：su_chen@126.com
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司科技项目(5100-202255376A-2-0-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20221213001
  中图分类号：
- 收稿：2022-12-13，
  
  修回：2023-02-02，
  
  网络出版：2023-05-30，
  
  纸质出版：2023-07-10
- 稿件说明：
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赖纪东,崔玉妹,苏建徽等.基于希尔伯特-黄变换的微电网主动小干扰稳定性评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):149-158.

LAI Jidong,CUI Yumei,SU Jianhui,et al.Active Small-signal Stability Assessment Method for Microgrid Based on Hilbert-Huang Transform[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):149-158.
赖纪东,崔玉妹,苏建徽等.基于希尔伯特-黄变换的微电网主动小干扰稳定性评估方法[J].电力系统自动化,2023,47(13):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20221213001.

LAI Jidong,CUI Yumei,SU Jianhui,et al.Active Small-signal Stability Assessment Method for Microgrid Based on Hilbert-Huang Transform[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(13):149-158. DOI： 10.7500/AEPS20221213001.

摘要

微电网小干扰稳定性分析多采用基于系统线性化模型的特征值分析法，在系统模型及参数已知情况下可获得准确结果。然而，具有低惯性、弱阻尼特征的微电网在实际运行过程中系统拓扑及参数会动态变化。为此，文中提出一种主动小干扰微电网稳定性评估方法，该方法无须获取系统结构及准确参数，通过向系统注入电流脉冲，采集并提取电压动态响应曲线，采用希尔伯特-黄变换方法辨识响应曲线中振荡模态的参数，获得系统振荡模态的阻尼比以评估微电网小干扰稳定性。同时，为对比验证所提方法的正确性，在微电网结构和参数均已知情况下建立微电网的小信号模型，以求解的主导特征根与所提方法的辨识结果进行比较。最后，分别基于MATLAB/Simulink及StarSim硬件在环软件建立系统仿真和实验平台，仿真和实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。

Abstract

The characteristic value analysis method based on the system linear model is widely adopted in small-signal stability analysis for microgrid

which can obtain accurate results when the system model and parameters are known. However

the system topology and parameters of the microgrid with low inertia and weak damping characteristics change dynamically during the real operation process. To solve the problem

this paper proposes an active small-signal stability assessment method for microgrid

which does not need to obtain the system structure and accurate parameters. By injecting the current pulse into the system

and collecting and extracting the voltage dynamic response curve

the Hilbert-Huang transform (HHT) is used to identify the parameter of the oscillation mode in the response curve

so that the damping ratio of the system oscillation mode can be obtained to evaluate the small-signal stability of the microgrid. At the same time

to verify the correctness of the proposed method

a small-signal model of the microgrid is established with the known structure and parameters of the microgrid

and the leading characteristic roots of the solution are compared with the identification results of the proposed method. Finally

system simulation and experimental platforms are established based on the MATLAB/Simulink and Starsim HIL

respectively. The simulation and experimental results verify the correctness and effectiveness of the proposed method.

关键词

Keywords

references

赵恩盛，韩杨，周思宇，等 . 微电网惯量与阻尼模拟技术综述及展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1413 - 1428 .

ZHAO Ensheng ， HAN Yang ， ZHOU Siyu ， et al . Review and prospect of inertia and damping simulation technologies of microgrids ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1413 - 1428 .

FARROKHABADI M ， CAÑIZARES C A ， SIMPSON-PORCO J W ， et al . Microgrid stability definitions， analysis， and examples ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2020 ， 35 （ 1 ）： 13 - 29 .

郑凯元，杜文娟，王海风 . 动态单元间交互作用对直流微电网稳定性影响的分析［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 23 ）： 7963 - 7980 .

ZHENG Kaiyuan ， DU Wenjuan ， WANG Haifeng . Analysis on the stability of DC microgrid affected by interactions among dynamic components ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 23 ）： 7963 - 7980 .

赖纪东，徐洁洁，苏建徽，等 . 微电网逆变器不平衡电压协调补偿边界分析与计算［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 6 ）： 127 - 136 .

LAI Jidong ， XU Jiejie ， SU Jianhui ， et al . Analysis and calculation of coordinated compensation boundary for unbalanced voltage of microgrid inverter ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 6 ）： 127 - 136 .

赵卓立，杨苹，郑成立，等 . 微电网动态稳定性研究述评［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 10 ）： 111 - 122 .

ZHAO Zhuoli ， YANG Ping ， ZHENG Chengli ， et al . Review on dynamic stability research of microgrid ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 10 ）： 111 - 122 .

电力系统安全稳定计算规范： GB/T 40581—2021 ［S］. 2021 .

Calculation specification for power system security and stability ： GB/T 40581—2021 ［S］. 2021 .

李凯斌，陈磊，闵勇，等 . 基于类噪声量测数据的自动发电控制振荡模式辨识方法［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 23 ）： 76 - 82 .

LI Kaibin ， CHEN Lei ， MIN Yong ， et al . Identification method for automatic generation control oscillation mode based on ambient measurements ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 23 ）： 76 - 82 .

牟澎涛，赵冬梅，王嘉成 . 高渗透率风电接入对区域电网小信号稳定性的影响［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 11 ）： 137 - 142 .

MU Pengtao ， ZHAO Dongmei ， WANG Jiacheng . Impact of high penetration wind power integration on small signal stability of regional power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 11 ）： 137 - 142 .

LEITNER S ， YAZDANIAN M ， MEHRIZI-SANI A ， et al . Small-signal stability analysis of an inverter-based microgrid with internal model-based controllers ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2018 ， 9 （ 5 ）： 5393 - 5402 .

陈昕，张昌华，黄琦 . 引入功率微分项下垂控制的微电网小信号稳定性分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 3 ）： 46 - 53 .

CHEN Xin ， ZHANG Changhua ， HUANG Qi . Small-signal stability analysis of microgrid using droop control with power differential term ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 3 ）： 46 - 53 .

涂春鸣，谢伟杰，肖凡，等 . 多虚拟同步发电机并联系统控制参数对稳定性的影响分析［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 15 ）： 77 - 86 .

TU Chunming ， XIE Weijie ， XIAO Fan ， et al . Influence analysis of control parameters of parallel system with multiple virtual synchronous generators on stability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 15 ）： 77 - 86 .

姜涛，刘方正，陈厚合，等 . 基于多通道快速傅里叶小波变换的电力系统主导振荡模式及模态协同辨识方法研究［J］. 电力自动化设备， 2019 ， 39 （ 7 ）： 125 - 132 .

JIANG Tao ， LIU Fangzheng ， CHEN Houhe ， et al . Cooperated identification method of dominant oscillation modes and mode shapes for power system based on multi-channel fast Fourier transform based continuous wavelet transform ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2019 ， 39 （ 7 ）： 125 - 132 .

YANG X M ， ZHANG J N ， XIE X R ， et al . Interpolated DFT-based identification of sub-synchronous oscillation parameters using synchrophasor data ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2020 ， 11 （ 3 ）： 2662 - 2675 .

XU X ， JU W Y ， WANG B ， et al . Real-time damping estimation on nonlinear electromechanical oscillation ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 4 ）： 3142 - 3152 .

PAPADOPOULOS T A ， CHRYSOCHOS A I ， KONTIS E O ， et al . Measurement-based hybrid approach for ringdown analysis of power systems ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2016 ， 31 （ 6 ）： 4435 - 4446 .

赵妍，李武璟，聂永辉 . 次同步振荡的频率切片小波变换检测方法［J］. 电工技术学报， 2017 ， 32 （ 6 ）： 106 - 114 .

ZHAO Yan ， LI Wujing ， NIE Yonghui . A method for subsynchronous oscillation detection using frequency slice wavelet transform ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2017 ， 32 （ 6 ）： 106 - 114 .

SHARMA P ， AJJARAPU V ， VAIDYA U . Data-driven identification of nonlinear power system dynamics using output-only measurements ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2022 ， 37 （ 5 ）： 3458 - 3468 .

张虹，王迎丽，勇天泽，等 . 基于SVMD和能量转移SR-MLS反演识别技术的低频振荡信号特征辨识［J］. 高电压技术， 2020 ， 46 （ 5 ）： 1682 - 1692 .

ZHANG Hong ， WANG Yingli ， YONG Tianze ， et al . Identification of low frequency oscillation signals based on SVMD and energy transfer SR-MLS inversion recognition technique ［J］. High Voltage Engineering ， 2020 ， 46 （ 5 ）： 1682 - 1692 .

汪飞，全晓庆，任林涛 . 电能质量扰动检测与识别方法研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2021 ， 41 （ 12 ）： 4104 - 4121 .

WANG Fei ， QUAN Xiaoqing ， REN Lintao . Review of power quality disturbance detection and identification methods ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2021 ， 41 （ 12 ）： 4104 - 4121 .

LI D Y ， UKIL A ， SATPATHI K ， et al . Hilbert-Huang transform based transient analysis in voltage source converter interfaced direct current system ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2021 ， 68 （ 11 ）： 11014 - 11025 .

QIU W ， SUN K Q ， YAO W X ， et al . Hybrid data-driven based HVDC ancillary control for multiple frequency data attacks ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2021 ， 17 （ 12 ）： 8035 - 8045 .

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