A study of a new method for data-driven modal analysis of power systems with power electronics distributed generators as the main power sources

以电力电子分布式发电机为主要电源的电力系统数据驱动模态分析新方法研究

• 批准号: 22K14246
• 负责人: 平瀬 祐子
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Toyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14246/
• 关键词: データ駆動; モデル; インピーダンス; マイクログリッド; 共振; 安定性; パワエレ; 分散電源; 電力系統; データ駆動型; モード解析

カーボンニュートラル社会を実現するために，再生可能エネルギー由来の電源(再エネ電源)の普及が拡大している。再エネ電源を接続するときに使用する系統連系インバータと呼ばれるパワエレ機器は，従来の同期発電機とは異なり高速で複雑な制御を持つため，再エネ電源の普及によって，機器間や機器と系統との間に，幅広い周波数帯域において共振現象が発生すると報告されている。このため，パワエレ機器が電力系統に与える影響を正確に計測し制御する必要があるが，従来の線形数式モデルベース手法を用いることは困難である。そこで従来のモデルベース解析に替わる手法として，データ駆動型の解析に関する研究が注目されている。本研究の1年目となる2022年度には，データ駆動型解析として2種類の手法を検討した。1つ目はEMD(Embed Mode Decomposition)と呼ばれるモード解析手法で，非定常かつ非周期的な信号の解析を可能にする，改良手法について検討を行った。2つ目は，システムを特定箇所で二分し，その左右のインピーダンスバランスで安定性を判別するインピーダンスベース解析手法で，分散電源の比率が支配的となる大規模系統のシミュレーションモデルを作成し，従来電源群と分散電源群との間の共振現象の可能性についての検証を行った。さらに，実験室規模の実マイクログリッド(MG)を構築し，実際にインピーダンス解析を行うために必要となる摂動電源や，摂動信号注入回路構築における制約，ノイズに対する信号強度 (S/N) 比について明らかにし，MGで実際にインピーダンスベース解析を行うための基盤を完成させた。2年目以降は，これを拡張し，電源の機器定数や制御変数を変更することで様々な動作点を想定し，安定性の変化および不安定現象の回避などに必要なチューニングを行う予定である。

为了实现一个中立的社会，可再生能源的电源（可再生能源）的传播正在扩大。与传统的同步发电机不同，用于连接可再生能源的称为网格连接的逆变器的电力电子设备具有高速和复杂的控制，并且据报道，由于设备之间以及设备与系统之间在广泛的频率频段之间发生了共振现象，因此由于广泛使用可再生能源。因此，有必要准确测量和控制电源电子设备对电源系统的影响，但是很难使用常规的基于数学模型的方法。因此，对数据驱动分析的研究吸引了人们的关注，以替代传统模型分析。在2022年，这项研究的第一年，研究了两种类型的数据驱动分析。第一个是一种称为EMD（嵌入模式分解）的模态分析技术，我们研究了一种改进的技术，该技术能够分析非平稳和非周期信号。第二个是一种基于阻抗的分析方法，该方法在特定位置将系统划分，并根据左侧和右侧之间的阻抗平衡来确定稳定性。一个大规模系统的模拟模型，在该模型中创建了分布式功率源的比率，并创建了传统电源组与分布式电源组之间的共振可能性。此外，我们已经构建了一个实验室规模的实际微电网（MG），以阐明实际执行阻抗分析所需的扰动功率来源，构建扰动信号注入电路的限制以及噪声的信号强度（S/N）比率，并完成了基于基于MG的分析的基础。从第二年开始，将通过更改电源设备常数和控制变量来扩展，并假设各种操作点，以及避免稳定性变化和不稳定现象所需的调整。

项目成果

Joint workshop on: Data-driven analysis and control for future sustainable power systems

联合研讨会：未来可持续电力系统的数据驱动分析和控制

• 发表时间: 2022

ノルウェー科学技術大学(ノルウェー)

挪威科技大学（挪威）

Impedance-Based Stability Analysis of Systems with the Dominant Presence of Distributed Power Sources

对分布式电源占主导地位的系统进行基于阻抗的稳定性分析

• 发表时间: 2022
• 作者: K. Ohuchi;Y. Hirase;and M. Molinas
• 通讯作者: and M. Molinas

Stability Assessment of a High-Voltage DC Transmission System Using MIMO- and SISO-Based Impedances

使用基于 MIMO 和 SISO 的阻抗的高压直流输电系统的稳定性评估

• DOI: 10.18178/ijeetc.12.1.71-80
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Electrical and Electronic Engineering and Telecommunications.
• 作者: Ohuchi Kazuki;Masod Amirul F. B.;Kato Syunya;Hirase Yuko
• 通讯作者: Hirase Yuko

Stability analysis of virtual synchronous generator control in a high-voltage DC transmission system using impedance-based method

基于阻抗法的高压直流输电系统虚拟同步发电机控制稳定性分析

• DOI: 10.1016/j.egyr.2022.11.077
• 发表时间: 2023
• 期刊: Energy Reports
• 影响因子: 5.2
• 作者: Ohuchi Kazuki;Masod Amirul Firdaus Bin;Kato Syunya;Hirase Yuko
• 通讯作者: Hirase Yuko