Evaluation of the Impact of IBR on the Frequency Dynamics in the Brazilian Power System
作者: Bruno Pinheiro, M. C. Llerena Velasquez, Giovane Faria, A. F. C. Aquino, Diego Issicaba, Daniel Dotta
分类: eess.SY
发布日期: 2025-03-14
DOI: 10.1016/j.segan.2025.101827
💡 一句话要点
提出基于测量的框架，评估逆变器电源对巴西电力系统频率动态的影响
🎯 匹配领域: 支柱四：生成式动作 (Generative Motion)
关键词: 逆变器电源 频率动态 电力系统 广域监测系统 变分模态分解
📋 核心要点
- 随着IBRs渗透率增加，电力系统频率稳定性面临挑战，现有方法难以有效评估其影响。
- 提出基于测量的框架，结合WAMS数据和历史发电记录，评估IBRs对频率动态的影响。
- 研究揭示系统频率和本地频率波动持续退化，强调加强区域监测和评估指标的重要性。
📝 摘要（中文）
本文评估了基于逆变器的电源（IBRs）对巴西互联电力系统（BIPS）频率动态的影响。提出了一种基于测量的框架，用于评估IBRs渗透对系统范围和区域/本地频率动态的影响。该分析利用了来自低压广域监测系统（WAMS）的数据以及来自巴西系统运营商的公开历史发电记录。本文介绍了一种使用变分模态分解（VMD）方法提取跨区域本地频率波动的方法。研究结果表明，系统范围的频率和本地频率变化持续退化，强调需要加强区域监测和评估指标，以维持大型互联系统中的频率稳定性。
🔬 方法详解
问题定义：论文旨在解决巴西互联电力系统中，随着逆变器电源（IBRs）渗透率的增加，系统频率稳定性面临的挑战。现有方法难以准确评估IBRs对系统频率动态，特别是区域/本地频率波动的影响，缺乏有效的监测和评估框架。
核心思路：论文的核心思路是利用实际测量数据，构建一个基于测量的评估框架，以量化IBRs对系统频率动态的影响。通过分析低压广域监测系统（WAMS）的数据和公开的历史发电记录，可以更准确地了解IBRs对系统频率稳定性的影响。
技术框架：该框架主要包含以下几个阶段：1) 数据采集：从低压WAMS获取频率数据，并从巴西系统运营商获取历史发电记录。2) 数据预处理：对采集到的数据进行清洗、校准和同步处理。3) 区域频率波动提取：使用变分模态分解（VMD）方法提取各个区域的本地频率波动。4) 影响评估：分析IBRs渗透率与系统范围和区域/本地频率动态之间的关系，评估IBRs对频率稳定性的影响。
关键创新：该论文的关键创新在于提出了一个基于实际测量数据的评估框架，能够更准确地评估IBRs对电力系统频率动态的影响。此外，利用VMD方法提取本地频率波动，可以更精细地分析区域频率稳定性问题。
关键设计：VMD方法的参数选择是关键设计之一，需要根据实际电力系统的特性进行调整，以获得最佳的频率波动提取效果。此外，评估指标的选择也至关重要，需要能够准确反映系统频率稳定性的变化。
🖼️ 关键图片
📊 实验亮点
研究结果表明，随着IBRs渗透率的增加，巴西互联电力系统的系统范围频率和本地频率波动持续退化。通过VMD方法提取的本地频率波动数据，能够更清晰地反映区域频率稳定性的变化趋势。该研究强调了加强区域监测和评估指标的重要性，为维持大型互联系统中的频率稳定性提供了依据。
🎯 应用场景
该研究成果可应用于电力系统规划、运行和控制。通过评估IBRs对频率稳定性的影响，可以为电力系统运营商提供决策支持，优化IBRs的接入策略，提高电力系统的安全性和可靠性。此外，该方法还可以推广到其他大型互联电力系统，为全球范围内的电力系统频率稳定性研究提供参考。
📄 摘要（原文）
In this paper, the impact of inverter-based resources (IBRs) on the frequency dynamics of the Brazilian Interconnected Power System (BIPS) is evaluated. A measurement-based framework is proposed to assess the impact of IBR penetration on the system-wide and regional/local frequency dynamic. The analysis leverages data from a low-voltage wide area monitoring system (WAMS) and publicly available historical generation records from the Brazilian System Operator. A methodology is introduced to extract local frequency fluctuations across regions using a variational mode decomposition (VMD) approach. The findings reveal a continuous degradation in the system-wide frequency and local frequency variations, underscoring the need for enhanced regional monitoring and evaluation metrics to maintain frequency stability in large-scale interconnected systems.