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系统并网技术 跟网型GFL 弱电网并网 ★ 5.0

基于数据驱动的弱电网跟网型逆变器在线稳定性监测方法

Data-Driven Online Stability Monitoring of Grid-Following Inverters in Weak Grid

作者
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年1月
技术分类 系统并网技术
技术标签 跟网型GFL 弱电网并网
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 数据驱动 稳定性监测 人工智能 多方面特征融合模型 并网逆变器
语言:

中文摘要

本文提出了一种利用实时输出电流的数据驱动在线稳定性监测方法,有助于弱电网中跟网型逆变器的稳定性判断。主流方法依赖于阻抗测量,而该方法在扰动注入幅度、持续时间与测量精度之间存在权衡。相比之下,本文提出的方法首次将人工智能技术用于基于实时电流数据的逆变器稳定性监测,无需注入扰动即可实现快速、准确的稳定性评估,从而保证逆变器正常运行。该方法巧妙地将输出电流这一单变量扩展以包含多个特征,并设计了一种新颖的多方面特征融合(MAFF)模型来提取这些扩展特征。实验结果表明,所提方法的样本加载间隔为10毫秒,平均分类准确率达到98%,平均报警延迟小于27毫秒。此外,训练好的MAFF模型在宽带振荡监测中表现出较强的适应性,能够有效适用于不同参数的跟网型逆变器。

English Abstract

This article proposes a data-driven online stability monitoring method using real-time output currents. It contributes to stability judgement for grid-following inverters in weak grid. The mainstream approach relies on impedance measurement, which has a tradeoff between disturbance injection magnitude and duration and measurement accuracy. In contrast, the proposed approach, which is the first to use artificial intelligence technology for stability monitoring of inverters based on real-time current data, enables rapid, and accurate stability assessment without requiring disturbance injection, thus preserving normal inverter operation. The single variate of output currents is skillfully expanded to incorporate multiple features and a novel multiaspect feature fusion (MAFF) model is designed to extract these expanded features. Experimental results demonstrate that the proposed method achieves a sample loading interval of 10 ms, an average classification accuracy of 98%, and an average alarm delay of less than 27 ms. Furthermore, the trained MAFF model shows strong adaptability in wideband oscillation monitoring and can effectively accommodate grid-following inverters with different parameters.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于数据驱动的并网逆变器在线稳定性监测技术具有重要的战略价值。当前,随着全球新能源渗透率持续提升,弱电网环境下的并网稳定性已成为制约大规模光伏、储能系统应用的核心技术瓶颈。传统基于阻抗测量的稳定性评估方法需要注入扰动信号,存在影响设备正常运行和测量精度难以平衡的固有矛盾,这在实际工程应用中限制颇多。

该论文提出的方案创新性地引入人工智能技术,仅通过实时输出电流数据即可实现稳定性监测,避免了扰动注入,这与阳光电源追求高可靠性、高效率的产品理念高度契合。其98%的分类准确率和27毫秒内的平均告警延迟,达到了工业应用级别的性能指标,可有效预防弱电网环境下的振荡失稳事故,显著提升系统安全性。

对于阳光电源的产品线而言,该技术可直接嵌入光伏逆变器和储能变流器的控制系统中,增强设备在复杂电网环境下的自适应能力。其多方面特征融合(MAFF)模型展现的宽频振荡监测能力和对不同参数设备的泛化性,意味着可以形成标准化的技术模块,降低针对不同应用场景的定制开发成本。

技术挑战方面,需要关注AI模型在极端工况下的鲁棒性验证、边缘计算硬件的算力需求,以及大规模部署后的模型持续优化机制。建议阳光电源可考虑将此技术纳入下一代智能逆变器平台的研发路线图,结合公司在电网适应性技术上的深厚积累,打造差异化竞争优势,特别是在海外弱电网市场的拓展中形成技术壁垒。