一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，屬于電力 系統(tǒng)分析技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在西電東送、南北互聯(lián)的基本格局下，我國(guó)將逐漸形成全國(guó)互聯(lián)的大規(guī)模電網(wǎng)，這 使得電力系統(tǒng)低頻振蕩問(wèn)題日益突出。目前系統(tǒng)中發(fā)生的低頻振蕩主要分為兩種類型，一 種是由于系統(tǒng)阻尼不足引發(fā)的負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩，另一種是由周期性功率擾動(dòng)引發(fā)的強(qiáng) 迫振蕩。兩種振蕩具有非常相似的表現(xiàn)形式，但是由于具有不同的發(fā)生機(jī)理，需要采取的抑 制方法也有很大的區(qū)別。而快速準(zhǔn)確地判別低頻振蕩的類型是及時(shí)采取正確抑制方法的前 提，具有重要意義。
[0003] 現(xiàn)有的判別方法主要有基于波形特征的方法，如基于起振段波形、波形包絡(luò)線特 性的判斷準(zhǔn)則。此外還有基于端口供給能量、動(dòng)態(tài)近似熵的變化規(guī)律對(duì)振蕩性質(zhì)進(jìn)行判別 的方法。但是現(xiàn)有方法在判據(jù)的適應(yīng)性上存在一定問(wèn)題，擾動(dòng)源的不確定性，使得強(qiáng)迫振 蕩的表現(xiàn)形式多樣，很可能和其他類型故障類型極為相似，例如強(qiáng)迫振蕩為拍頻振蕩時(shí)，其 起振波形與負(fù)阻尼振蕩的起振波形特征類似，此時(shí)基于起振段波形的判別方法很有可能誤 判。因此亟需研宄一種對(duì)多種振蕩波形具有較強(qiáng)適應(yīng)性的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和 強(qiáng)迫振蕩的判別方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī) 理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，該方法能夠準(zhǔn)確判斷振蕩類型，不受波形變化的影響， 具有較強(qiáng)適應(yīng)性。同時(shí)該方法能夠?yàn)閺?qiáng)迫振蕩的抑制提供頻率信息。
[0005]技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī) 理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，對(duì)低頻振蕩信號(hào)進(jìn)行低通濾波和零化處理，對(duì)低通濾 波和零化處理之后得到的信號(hào)采用快速傅里葉分解的方法求取頻譜分析值，然后基于頻譜 分析值進(jìn)行插值擬合，根據(jù)插值法擬合值與頻譜分析值計(jì)算判斷指標(biāo)，通過(guò)判斷指標(biāo)和閥 值之間的比較判斷振蕩類型。
[0006] 具體包括以下步驟：
[0007] 步驟一：獲取低頻振蕩信號(hào)S1 ;
[0008] 步驟二：采用低通濾波器對(duì)低頻振蕩信號(hào)S1進(jìn)行濾波，濾除信號(hào)中的高頻噪聲分 量，得到濾波后的信號(hào)S2;
[0009] 步驟三：對(duì)濾波后的信號(hào)S2進(jìn)行零化處理，得到零化處理過(guò)后的信號(hào)S3 ;
[0010] 步驟四：對(duì)信號(hào)S3在0. 1-2. 6Hz頻率范圍內(nèi)采用快速傅里葉變換方法進(jìn)行頻譜分 析，得到對(duì)應(yīng)每個(gè)頻率的幅值；
[0011] 步驟五：對(duì)步驟四中得到的對(duì)應(yīng)頻率0. 2-2. 5Hz的m個(gè)幅值Xl，x2，…，1進(jìn)行采用 插值方法進(jìn)行擬合，得到m個(gè)擬合值ypy2，…，ym;
[0012] 步驟六：計(jì)算判斷指標(biāo)Ai=(x（i= 1，2,…，m)，若存在kG[1，m]，使得 Ak>A，其中A為設(shè)定的閥值，則該低頻振蕩為強(qiáng)迫振蕩，否則該振蕩為負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩。 [0013] 優(yōu)選的：所述步驟一中的低頻振蕩信號(hào)為通過(guò)同步相量測(cè)量單元或廣域測(cè)量系統(tǒng) 采集獲得的發(fā)電機(jī)輸出功率信號(hào)，或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，或傳輸線路有功功率信號(hào)。
[0014] 優(yōu)選的：所述步驟五中的插值方法為最鄰近插值，或線性插值，或拉格朗日插值， 或牛頓插值，或哈密爾特插值，或三次樣條插值。
[0015] 優(yōu)選的：所述步驟六中的設(shè)定閥值A(chǔ)(Ae[1，<-))與系統(tǒng)阻尼水平，信號(hào)采樣頻 率和頻譜分析的頻率分辨率相關(guān)。
[0016] 有益效果：本發(fā)明提供的一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方 法，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益效果：
[0017] 1)由于本發(fā)明通過(guò)對(duì)低通濾波和零化處理之后得到的信號(hào)采用快速傅里葉分解 的方法求取頻譜分析值，然后基于頻譜分析值進(jìn)行插值擬合，根據(jù)插值法擬合值與頻譜分 析值計(jì)算判斷指標(biāo)，通過(guò)判斷指標(biāo)和閥值之間的比較判斷振蕩類型，因此本發(fā)明是根據(jù)負(fù) 阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩頻譜特征的區(qū)別進(jìn)行判別，不受波形變化的影響，對(duì)振蕩波 形多樣的強(qiáng)迫振蕩有更好的適應(yīng)性和更高的判別能力。
[0018] 2)由于本發(fā)明是基于頻譜分析值進(jìn)行插值擬合，根據(jù)插值法擬合值與頻譜分析值 計(jì)算判斷指標(biāo)，判斷指標(biāo)大于閥值所對(duì)應(yīng)的頻率即為強(qiáng)迫振蕩頻率，因此本發(fā)明不僅能判 別出振蕩為負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩還是強(qiáng)迫振蕩，并且在振蕩為強(qiáng)迫振蕩時(shí)還能辨識(shí)出強(qiáng)迫 振蕩的頻率，為強(qiáng)迫振蕩的抑制提供了便利。
[0019] 綜上所述，本發(fā)明能夠準(zhǔn)確判斷振蕩類型，不受波形變化的影響，具有較強(qiáng)適應(yīng) 性，同時(shí)能夠?yàn)閺?qiáng)迫振蕩的抑制提供頻率信息，為抑制提供了便利。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法的流程圖
[0021] 圖2為典型的負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩頻譜圖；
[0022] 圖3為典型的強(qiáng)迫振蕩頻譜圖；
[0023] 圖4為實(shí)施例一中發(fā)電機(jī)輸出有功功率信號(hào)S1的波形圖；
[0024] 圖5為實(shí)施例一濾波后的信號(hào)S2和零化處理后的信號(hào)S3的波形圖；
[0025] 圖6為實(shí)施例一信號(hào)S3在0. 2-2. 5Hz的實(shí)際頻譜分析值和插值法擬合值的曲線 圖；
[0026] 圖7為實(shí)施例一判斷指標(biāo)Ai的曲線圖；
[0027] 圖8為實(shí)施例二中發(fā)電機(jī)輸出有功功率信號(hào)S1的波形圖；
[0028] 圖9為實(shí)施例二濾波后的信號(hào)S2和零化處理后的信號(hào)S3的波形圖；
[0029] 圖10為實(shí)施例二信號(hào)S3在0. 2-2. 5Hz的實(shí)際頻譜分析值和插值法擬合值的曲線 圖；
[0030] 圖11為實(shí)施例二判斷指標(biāo)Ai的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0032] 本發(fā)明所提出的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法的原理為： 利用負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的頻譜特征進(jìn)行判別。兩種振蕩的波形很可能表現(xiàn)為 相似的增幅振蕩或者等幅振蕩，但是它們?cè)陬l譜分布上有很明顯的區(qū)別，下面進(jìn)行詳細(xì)說(shuō) 明。
[0033] 以單機(jī)無(wú)窮大行為例，發(fā)電機(jī)采用二階經(jīng)典模型，則以發(fā)電子轉(zhuǎn)子角AS為變量 的系統(tǒng)線性化方程為：
[0034]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，其特征在于：對(duì)低頻振 蕩信號(hào)進(jìn)行低通濾波和零化處理，對(duì)低通濾波和零化處理之后得到的信號(hào)采用快速傅里葉 分解的方法求取頻譜分析值，然后基于頻譜分析值進(jìn)行插值擬合，根據(jù)插值法擬合值與頻 譜分析值計(jì)算判斷指標(biāo)，通過(guò)判斷指標(biāo)和閥值之間的比較判斷振蕩類型。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，其特 征在于：包括以下步驟： 步驟一：獲取低頻振蕩信號(hào)Sl; 步驟二：采用低通濾波器對(duì)低頻振蕩信號(hào)Sl進(jìn)行濾波，濾除信號(hào)中的高頻噪聲分量， 得到濾波后的信號(hào)S2 ; 步驟三：對(duì)濾波后的信號(hào)S2進(jìn)行零化處理，得到零化處理過(guò)后的信號(hào)S3 ; 步驟四：對(duì)信號(hào)S3在0. 1-2. 6Hz頻率范圍內(nèi)采用快速傅里葉變換方法進(jìn)行頻譜分析， 得到對(duì)應(yīng)每個(gè)頻率的幅值； 步驟五：對(duì)步驟四中得到的對(duì)應(yīng)頻率0. 2-2. 5Hz的m個(gè)幅值Xl，X2，…，Xm采用插值方法 進(jìn)行擬合，得到m個(gè)擬合值yi，y2，…，ym; 步驟六：計(jì)算判斷指標(biāo)Ai= (Xi-yJ/Vi，（i= 1，2,…，m)，若存在kG [1，m]，使得Ak>A，其中A為設(shè)定的閥值，則該低頻振蕩為強(qiáng)迫振蕩，否則該振蕩為負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，其特 征在于：所述步驟一中的低頻振蕩信號(hào)為通過(guò)同步相量測(cè)量單元或廣域測(cè)量系統(tǒng)采集獲得 的發(fā)電機(jī)輸出功率信號(hào)，或發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)，或傳輸線路有功功率信號(hào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，其特 征在于：所述步驟五中的插值方法為最鄰近插值，或線性插值，或拉格朗日插值，或牛頓插 值，或哈密爾特插值，或三次樣條插值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，其特 征在于：所述步驟六中的設(shè)定閥值A(chǔ)(Ae[1，<-))與系統(tǒng)阻尼水平，信號(hào)采樣頻率和頻譜 分析的頻率分辨率相關(guān)。
【專利摘要】一種電力系統(tǒng)負(fù)阻尼機(jī)理低頻振蕩和強(qiáng)迫振蕩的判別方法，對(duì)低頻振蕩信號(hào)進(jìn)行低通濾波和零化處理，對(duì)低通濾波和零化處理之后得到的信號(hào)采用快速傅里葉分解的方法求取頻譜分析值，然后基于頻譜分析值進(jìn)行插值擬合，根據(jù)插值法擬合值與頻譜分析值計(jì)算判斷指標(biāo)，通過(guò)判斷指標(biāo)和閥值之間的比較判斷振蕩類型。本發(fā)明能夠準(zhǔn)確判斷振蕩類型，不受波形變化的影響，具有較強(qiáng)適應(yīng)性，同時(shí)能夠提供強(qiáng)迫振蕩頻率信息，為強(qiáng)迫振蕩的抑制提供了便利。
【IPC分類】G01R31-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104698325
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510149876
【發(fā)明人】蔣平, 馮雙, 吳熙
【申請(qǐng)人】東南大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2015年3月31日