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控制与算法 ★ 5.0

用于识别逆变器控制模式及估计逆变器资源与负荷参数的监督学习框架

Supervised Learning Framework for Identification of Inverter Control Mode and Estimation of Inverter-Based-Resource & Load Parameters

作者 Syed Muhammad Hur Rizvi · Shaban Ghias Satti · Muhammad Ayaz
期刊 IEEE Transactions on Industry Applications
出版日期 2024年10月
技术分类 控制与算法
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 逆变器资源 控制模式识别 参数估计 数据驱动方法 实时跟踪
语言:

中文摘要

由于基于逆变器的资源(IBR)迅速普及,现代配电网的主动性日益增强。由于这些IBR能够在多种控制模式下运行,因此电力公司运营商准确识别控制模式并估计相关参数至关重要。本文提出了一种三管齐下的数据驱动方法,用于基于逆变器的资源(IBR)的实时控制模式识别以及IBR和聚合负荷的参数估计。该方法利用观测节点处微相量测量单元(PMU)报告速率下的电压和功率数据,进行IBR模式识别和参数估计。针对这种三管齐下的方法,开发了一个具有自适应窗口选择算法的实时实现框架,以实时跟踪控制模式和参数。自适应窗口选择算法确定的窗口被用于三管齐下方法的以下三个方面:一是识别控制模式,二是估计IBR的参数,三是估计聚合负荷的参数。本文还通过考虑PMU测量中不同的噪声水平进行了鲁棒性分析。在三管齐下方法的每个环节都使用了随机森林、K近邻和决策树算法,其中随机森林算法的性能优于其他算法。本文提出的方法在IEEE 13节点配电测试系统上进行了详细测试,以验证其有效性。

English Abstract

Modern distribution networks are becoming increasingly active in nature owing to the rapid proliferation of Inverter-based-Resources (IBRs). Since these IBRs are capable of operating in multiple control modes, it is important for the utility operator to accurately identify the control modes and also estimate the associated parameters. This paper presents a three-pronged data-driven approach for the real-time control mode identification of inverter-based resources (IBRs) and parameter estimation of IBRs and aggregated load. The proposed approach utilizes voltages, and power data at micro-PMU reporting rate at the node under observation for IBR mode identification and parameter estimation. A real-time implementation framework for the three-pronged approach having an adaptive window selection algorithm is developed to track the control mode along with parameters in real-time. The identified windows from an adaptive window selection algorithm are utilized by the three-pronged approach for i) identification of control modes, ii) parameter estimation of IBRs, and iii) aggregated load parameter estimation. The paper also performs robustness analysis by considering different noise levels in the PMU measurements. Random forest, K-nearest neighbors, and Decision tree algorithms are utilized for each prong of the three-pronged approach with RF outperforming the other algorithms. The proposed approach developed in this work is tested in detail on the IEEE 13-node distribution test system to demonstrate its effectiveness.
S

SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这篇论文提出的基于监督学习的逆变器控制模式识别与参数估计框架具有重要的战略价值。随着我司光伏逆变器和储能系统在全球配电网中的大规模部署,如何实现对分布式逆变器资源(IBRs)的精准监测和智能管理已成为提升系统稳定性和优化运营效率的关键课题。

该研究提出的"三管齐下"数据驱动方法,利用微型同步相量测量单元(micro-PMU)的高频电压和功率数据,实现了对逆变器控制模式的实时识别、IBR参数估计以及负荷参数聚合估计。这与我司智慧能源管理系统的发展方向高度契合。特别是论文采用的随机森林算法在噪声环境下表现出色,这对于实际电网复杂工况下的应用具有现实意义。对于阳光电源而言,该技术可直接应用于逆变器固件升级,增强设备的自适应能力和电网友好性。

从技术成熟度评估,该方法已在IEEE 13节点标准测试系统上得到验证,但向实际大规模电网应用迁移仍需克服数据质量、通信延迟和模型泛化性等挑战。机遇在于,这项技术可与我司现有的iSolarCloud云平台深度整合,形成"设备端智能+云端分析"的协同架构,为电力公司提供增值服务,同时为我司开拓虚拟电厂、需求响应等新兴业务场景提供技术支撑。

建议我司技术团队关注该领域的研发投入,特别是在边缘计算与机器学习模型轻量化方面的创新,以增强产品在主动配电网环境下的竞争优势。