專利名稱：電網(wǎng)次同步振蕩的模態(tài)自適應(yīng)實時檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)側(cè)次同步振蕩的模態(tài)自適應(yīng)實時檢測方法，為電力系 統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得次同步振蕩(SSO)長期存在，SSO —直是電力系統(tǒng) 的研究熱點。我國的電力系統(tǒng)可分為電廠側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩大部分。由于汽輪發(fā)電機組軸系的機械 固有頻率通常也在次同步振蕩頻率的范圍內(nèi)，SSO發(fā)生時會使得電力系統(tǒng)的固有參數(shù)模型 與汽輪發(fā)電機組具有諧振的可能。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生SSO將可能在發(fā)電廠端的汽輪發(fā)電機 組軸系產(chǎn)生嚴(yán)重的機械能與電能的諧振，這將對發(fā)電機組的軸系產(chǎn)生破壞作用。因此在電 廠側(cè)對于SSO的監(jiān)測、抑制和保護技術(shù)研究較多。盡管對于SSO的機理和抑制措施的理論 研究比較完備，但電廠側(cè)一直苦惱究竟是什么操作導(dǎo)致了 SS0，卻始終沒有滿意的答案。相 對于電廠側(cè)而言，SSO對于電網(wǎng)側(cè)并未造成大的損害，盡管電網(wǎng)側(cè)認(rèn)同SSO的危害，但在電 網(wǎng)側(cè)對于SSO的監(jiān)測研究進展較小，至今沒有電網(wǎng)側(cè)實時檢測SSO的技術(shù)報道。在電廠側(cè)，由于可以計算出發(fā)電機組軸系的固有模態(tài)頻率，對于軸系扭振的模態(tài) 監(jiān)測是有準(zhǔn)確的模態(tài)頻率的。而在電網(wǎng)側(cè)對SSO監(jiān)測有很大難度其一，電網(wǎng)側(cè)的模態(tài)頻率 是動態(tài)變化的，不能針對特定的模態(tài)頻率進行監(jiān)測，只能動態(tài)監(jiān)測；其二，在電網(wǎng)側(cè)只能從 電流中提取模態(tài)分量，模態(tài)分量并非一個故障量，它所占的比重比較小，同時受到工頻信號 的影響，難以實現(xiàn)精確測量。解決了電網(wǎng)側(cè)的SSO監(jiān)測問題，在電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處安裝SSO監(jiān)測裝置，就可以對電網(wǎng) 區(qū)域截面的SSO分布進行分析，可以定位哪里的SSO強，哪里的SSO弱，可以確定究竟是什 么操作引發(fā)了 SS0，從而定位SSO的擾動源。這對于SSO的研究和消除SSO對發(fā)電廠和電網(wǎng) 的危害有重大的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)側(cè)SSO的模態(tài)自適應(yīng)實時檢測方法。通過實時采集電網(wǎng)側(cè) 聯(lián)絡(luò)線處的電流信號，從中提取SSO的信息并分離出主要的模態(tài)信號?？梢詾殡娋W(wǎng)側(cè)的模 態(tài)阻尼和穩(wěn)定性分析提供數(shù)據(jù)。本發(fā)明動態(tài)分離SSO模態(tài)信號的具體步驟如下1.設(shè)計nR濾波器，各nR濾波器采用的傳遞函數(shù)如下高通 IIR :H(S) = -,( 、2
\-\-sI ωΗ +{s!ωΗ)
3
帶通
權(quán)利要求
1.一種基于動態(tài)配置的無限沖擊響應(yīng)濾波器組(IIR)的電網(wǎng)側(cè)次同步振蕩(SSO)模態(tài) 自適應(yīng)實時檢測方法。通過實時檢測電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處的電流，判斷是否發(fā)生SS0，當(dāng)確認(rèn)發(fā)生 SSO時從中分離出SSO模態(tài)信號。該方法包括如下內(nèi)容1)由IIR濾波器組(由5Hz高通IIR、50Hz點阻IIR和45Hz低通IIR構(gòu)成)對電流原 始采樣信號進行預(yù)處理，濾波后的信號即為次同步頻率范圍內(nèi)的信號；2)采用基于不同時間窗的突變量啟動判別的方式判斷是否發(fā)生SSO；3)采用基于不同時間窗的傅立葉變換(FFT)來提取SSO發(fā)生時主要的模態(tài)分量，其對 應(yīng)的頻率從小到大依次為n、f2、f3、f4、f5 ；4)根據(jù)主要模態(tài)分量的對應(yīng)頻率fl、f2、f3、f4、f5動態(tài)組建互為帶阻的UR濾波器 組，分離得到各模態(tài)信號；
2.權(quán)利要求1所述的原始采樣信號預(yù)處理濾波器組由5Hz高通IIR、50Hz點阻UR和 45Hz低通IIR構(gòu)成，其中高通IIR和低通UR將超出次同步范圍的信號過濾掉，50Hz點阻 UR將工頻信號過濾掉，經(jīng)過預(yù)處理后的信號在未發(fā)生次同步振蕩時其值非常小，而發(fā)生次 同步振蕩時則會變大。該方法將測量范圍縮小，放大了微小的模態(tài)信號，針對次同步振蕩的 特征提取出了故障分量，有效提高了監(jiān)測的靈敏度。
3.權(quán)利要求1所述的基于不同時間窗的突變量啟動判別方法，其特征為以T1為計算間隔，計算采樣時間序列的絕對值和，構(gòu)成以T1為間隔的時間序列 Suml (k)。用相鄰的值做差Δ S = Suml (k+1)-Suml (k)，當(dāng)Δ S大于給定值時即認(rèn)為突變量 啟動。同理，以Τ2為計算間隔，計算采樣時間序列的絕對值和，構(gòu)成以Τ2為間隔的時間序 列Sum2 (k)。用相鄰的值做差Δ S = Sum2 (k+1) _Sum2 (k)，當(dāng)Δ S大于給定值時即認(rèn)為突變 量啟動。采用兩個不同的時間窗進行計算可以避免模態(tài)信號緩慢變化時不啟動的情況，提 高了監(jiān)測的可靠性。
4.權(quán)利要求1所述的基于不同時間窗的FFT提取模態(tài)分量的方法，其特征為模態(tài)信號依據(jù)其阻尼不同呈現(xiàn)發(fā)散或收斂，有些模態(tài)信號初始值較小，但逐漸發(fā)散，通 過不同時間窗的FFT才能辨識出真正的主要模態(tài)分量。
5.權(quán)利要求1所述的以模態(tài)頻率動態(tài)組建互為帶阻的濾波器組，其特征為動態(tài)組建濾波器組，實現(xiàn)了對次同步振蕩模態(tài)的自適應(yīng)檢測。以模態(tài)頻率互為帶阻的 濾波器組，具有非常優(yōu)異的幅頻特性。在計算某一模態(tài)時，有效消除了其余模態(tài)的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模態(tài)實時計算方法可以得到SSO模態(tài)值，基于該方法可以實 現(xiàn)基于模態(tài)的SSO保護和控制技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用電網(wǎng)側(cè)信息實現(xiàn)對電力系統(tǒng)次同步振蕩(SSO)模態(tài)的實時動態(tài)識別和測量技術(shù)，公開了一種基于序列無限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR)的振蕩模態(tài)自適應(yīng)實時檢測方法。該方法實時測量電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處的電流，通過IIR濾波器組點阻掉其中的工頻分量并將電流信號限定在次同步頻率的范圍之內(nèi)。當(dāng)判斷發(fā)生SSO后，通過基于不同觀測窗的傅立葉變換(FFT)辨識出其中的主要模態(tài)分量，以各主要模態(tài)分量為基礎(chǔ)，動態(tài)構(gòu)建互為帶阻的IIR濾波器組，分離出各主要模態(tài)分量，并對整個過程進行錄波。該方法可以實時動態(tài)識別電網(wǎng)側(cè)的SSO模態(tài)量，計算簡單，易于實現(xiàn)。
文檔編號G01R23/165GK102109554SQ20091024308
公開日2011年6月29日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者奚志江, 楊詠林, 焦邵華, 王曉峰 申請人:北京四方博能自動化設(shè)備有限公司, 北京四方繼保自動化股份有限公司