Prospects of measurement-based lyapunov modal analysis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The problem of stability estimation for modern electric power systems (EPS) remains particularly relevant due to the trends in the development of generation and consumption structures. Lyapunov Modal Analysis (LMA) combines two approaches to stability analysis of systems and EPS in particular: modal analysis and spectral decompositions of Lyapunov functions. This work continues the investigation of the possibilities of conducting measurement-based Lyapunov modal analysis. The main problem is numerical evaluation of the performance of such modal analysis implementation depending on the identification method used and the values of its parameters. The work proposes a method for such evaluation, refines the conclusions of previous research, and demonstrates the influence of non-linear distortions of the identified signal on the result. Additionally, the work suggests further directions for the development of this area.

About the authors

Dmitry Evgen'evich Kataev

V.A. Trapeznikov Institute of Control Sciences of RAS

Email: dekataev@ipu.ru
Moscow

References

  1. ВОРОПАЙ Н.И., ГОЛУБ И.И., ЕФИМОВ Д.Н. и др. Спек-тральный и модальный методы в исследованиях устойчи-вости электроэнергетических систем и управлении ими //Автоматика и телемеханика. – 2020. – №10. – С. 3–34.
  2. КАТАЕВ Д.Е., ЯДЫКИН И.Б. О решении матричных диф-ференциальных уравнений Ляпунова частотным методом //Известия Российской академии наук. Теория и системыуправления. – 2016. – №6. – С. 3-15.
  3. КАТАЕВ Д.Е. Развитие и применение метода суб-грамианов для анализа устойчивости электроэнергетиче-ских систем: Дис. канд. техн. наук. – Москва, 2018. –127 с. URL: https://viewer.rsl.ru/ru/rsl01009824744 (дата об-ращения: 16.03.2023).
  4. КАТАЕВ Д.Е., КУТЯКОВ Е.Ю. Модальный анализ по Ля-пунову на основе измерений с помощью Прони-анализа //Управление большими системами. – 2023. – Вып. 104. –С. 100–117.
  5. ЯДЫКИН И.Б. О свойствах грамианов непрерывных си-стем управления // Автоматика и телемеханика. – 2010. –№6. – С. 39–50
  6. ЯДЫКИН И.Б., ИСКАКОВ А.Б. Новые методы оценива-ния устойчивости и управления в сложных электроэнер-гетических системах на основе спектрального и струк-турного анализа // Труды 13-й Международной конферен-ции «Управление развитием крупномасштабных систем»(MLSD’2020, Москва). – 2020. – С. 1977–1982.
  7. BAKHTADZE N., YADYKIN I. Discrete PredictiveModels for Stability Analysis of Power Supply Systems //Mathematics. – 2020. – Vol. 8, Iss. 11. – DOI: http://dx.doi.org/10.3390/math8111943 (дата обращения: 18.03.2024).
  8. CHAKRABORTY R., JAIN H., SEO G.-S. A review ofactive probing-based system identification techniques withapplications in power systems // Int. Journal of ElectricalPower and Energy Systems. – 2022. – Vol. 140. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijepes.2022.108008 (дата обращения:17.03.2023).
  9. DELGADO FERNANDEZ O., TIISTOLA S., GUSRIALDI A.Real-Time Data-Driven Electromechanical OscillationMonitoring using Dynamic Mode Decomposition withSliding Window // IFAC-PapersOnLine. – 2022. – Vol. 55,Iss. 9. – DOI: https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.028 (датаобращения: 17.03.2023).
  10. HATZIARGYRIOU N. et al. Definition and Classification ofPower System Stability – Revisited & Extended // IEEE Trans.on Power Systems. – 2021. – Vol. 36, No.4. – P. 3271–3281. –DOI: https://ieeexplore.ieee.org/document/9286772 (дата обра-щения: 17.03.2022).
  11. ISKAKOV A.B., YADYKIN I.B. Lyapunov modal analysis andparticipation factors applied to small-signal stability of powersystems // Automatica. – 2021. – Vol. 132. С. Art. No. 109814.
  12. ISKAKOV A.B., YADYKIN I.B. On Spectral Decompositionof States and Gramians of Bilinear DynamicalSystems // Mathematics. – 2021. – Vol. 9(24). – DOI:https://www.mdpi.com/2227-7390/9/24/3288 (дата обраще-ния: 17.03.2022).
  13. ISKAKOV A.B., KUTYAKOV E.Y., TOMIN N.V. etal. Estimation of the location of inter-area oscillationsand their interactions in electrical power systems usingLyapunov modal analysis // Int. Journal of ElectricalPower and Energy Systems. – 2023. – Vol. 153. –DOI: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0142061523004313 (дата обращения: 24.03.2024).
  14. KATAEV D.E., KUTYAKOV E.Y. Physically meaningfulLyapunov modal contributions in linear systems // SystemsScience & Control Engineering. – 2022. – Vol. 10, No. 1. – DOI:https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/21642583.2022.2068165 (дата обращения: 06.03.2022).
  15. KOSTEREV D.N., TAILOR C.W., MITTELSTADT W.A.Model validation for the August 10, 1996 WSCC systemoutage // IEEE Trans. on Power Systems. – 1999. – Vol. 14, No.3. – P. 967–979. – DOI: https://ieeexplore.ieee.org/document/780909?arnumber=780909 (дата обращения: 06.03.2022).
  16. MILANO F., DORFLER F., HUG G. et al. Foundations andchallenges of low-inertia systems (invited paper) // Proc. 20Power Systems Computation Conf. (PSCC). –Manchester, UK,June 11–15. – 2018.
  17. PIERRE J.W., TRUDNOWSKI D., DONNELLY M. et al.Overview of System Identification for Power Systems fromMeasured Responses // 16th IFAC Symposium on SystemIdentification, Brussels, Belgium, July 11–13. – 2012. –P. 989–1000.
  18. SHAIR J., LI H., HU J. et al. Power system stabilityissues, classifications and research prospects in the contextof high-penetration of renewables and power electronics //Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2021. –Vol. 145. – DOI: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032121003993 (дата обращения: 17.03.2023).
  19. SIDI A. Vector versions of Prony’s algorithm and vector-valued rational approximations // Adv Comput Math. – 2020. –Vol. 46, No. 30. – DOI: https://doi.org/10.1007/s10444-020-09751-9 (дата обращения: 24.03.2024).
  20. SUSUKI Y., CHAKRABORTTY A. Introduction to KoopmanMode Decomposition for Data-Based Technology of PowerSystem Nonlinear Dynamics // IFAC PapersOnLine. – 2018. –Vol. 51, No. 28. – P. 327–332.
  21. VANFRETTI L., CHOW J.H. Identification of DominantInter-Area Modes in the Eastern Interconnection fromPMU data of the FRCC 2008 Disturbance: an EigensystemRealization Algorithm Illustration // Contribution to SpecialPublication of the Task Force on Modal Identification ofElectromechanical Modes. – 2012. – DOI: http://kth.diva-portal.org/smash/get/diva2:482085/FULLTEXT01.pdf (датаобращения: 16.03.2023).
  22. ZHOU N., HUANG Z., TUFFNER F. et al. Oscillationdetection and analysis // Rep. / Executor: CIEE. – 2010. – DOI:https://uc-ciee.org/ciee-old/downloads/ODA_Final_Report.pdf(дата обращения: 06.03.2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).