基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定分析領(lǐng)域，特別涉及一種基于相量分群渲染的振蕩模態(tài)辨識(shí)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)間低頻振蕩方法是采用小擾動(dòng)分析程序進(jìn)行某個(gè)電網(wǎng)的振蕩模式和模態(tài)的辨識(shí)，該程序給出的模態(tài)分析結(jié)果，可以告訴調(diào)度人員各參與發(fā)電機(jī)對(duì)振蕩的貢獻(xiàn)程度和相互之間的功率交換關(guān)系，但是這種數(shù)學(xué)分析的方法，只能針對(duì)某一預(yù)設(shè)斷面進(jìn)行分析，該斷面可能與實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)狀有較大差別。而且，數(shù)學(xué)分析方法依賴于模式的準(zhǔn)確程度，而設(shè)備參數(shù)的準(zhǔn)確性在實(shí)際系統(tǒng)中往往難以保證。相量測(cè)量裝置和以此為基礎(chǔ)建立的廣域測(cè)量系統(tǒng)的出現(xiàn)，使得運(yùn)行人員可以在調(diào)度中心對(duì)全網(wǎng)各電源節(jié)點(diǎn)功率振蕩的狀況進(jìn)行同步觀測(cè)，因而可實(shí)現(xiàn)功率振蕩的在線識(shí)別。但是目前識(shí)別的內(nèi)容還只限于各節(jié)點(diǎn)振蕩的幅值、頻率和衰減系數(shù)，也就是振蕩模式的辨識(shí)，對(duì)于各電源的振蕩功率之間是如何交換，以及各電源節(jié)點(diǎn)對(duì)振蕩的貢獻(xiàn)程度，即振蕩模態(tài)的辨識(shí)還沒有實(shí)現(xiàn)的方法。
[0003]本發(fā)明通過分析振蕩的相位、幅值信息，以及振蕩相量在參考電源點(diǎn)相量上的投影成分，來對(duì)各參與振蕩的電源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行可視化分群，由此將參與振蕩的節(jié)點(diǎn)分成兩個(gè)不同的群，并展現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)在群眾的位置以及有效振蕩成分的強(qiáng)度，由此可使得運(yùn)行人員直觀看到該功率振蕩的模態(tài)，以及各電源節(jié)點(diǎn)對(duì)振蕩的參與程度，從而有利于運(yùn)行人員正確控制和處理網(wǎng)源振蕩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:使電網(wǎng)控制中心的運(yùn)行人員可以直觀地觀測(cè)到振蕩的模態(tài)信息，辨識(shí)各參與機(jī)組在網(wǎng)源振蕩中的角色和參與程度，以有利于運(yùn)行人員作出正確的振蕩控制決策。有鑒于此，本發(fā)明公開了一種基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法。
[0005]本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案:
[0006]—種基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模式辨識(shí)方法，其特征在于:
[0007]該方法通過頻譜分析獲取各電源節(jié)點(diǎn)的某一同頻率振蕩功率，以及相應(yīng)的幅值和相位，然后在各電源節(jié)點(diǎn)用指針標(biāo)示各電源節(jié)點(diǎn)注入功率中振蕩功率的大小和方向，并根據(jù)各電源節(jié)點(diǎn)振蕩功率相量與參考相量夾角是否超過90°，將各電源節(jié)點(diǎn)分成兩組，分別用不同的顏色進(jìn)行渲染。
[0008]其具體包含以下步驟:
[0009]步驟1:對(duì)于檢測(cè)到的振蕩事件，選擇發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、變壓器高壓側(cè)以及外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線作為電源節(jié)點(diǎn)即功率注入點(diǎn)；
[0010]步驟2:對(duì)選定的時(shí)間窗內(nèi)各功率注入點(diǎn)有功功率進(jìn)行頻譜分析，獲取各振蕩成分的頻率、幅值和相位；
[0011]步驟3:選取上述振蕩成分中能占比超過設(shè)定的能占比閾值的頻率成分，針對(duì)每一頻率成分，轉(zhuǎn)入步驟4將進(jìn)行進(jìn)一步的可視化渲染和模態(tài)辨識(shí)；
[0012]步驟4:針對(duì)步驟3所選取的某一頻率成分，選取功率注入點(diǎn)中幅值最大的振蕩功率相量作為參考相量，即令其相角為O;
[0013]步驟5:計(jì)算該頻率下除振蕩功率相量幅值最大的功率注入點(diǎn)以外其他功率注入點(diǎn)的振蕩功率相量與參考相量的相角差；
[0014]步驟6:在各電源節(jié)點(diǎn)用矢量標(biāo)不對(duì)應(yīng)的相量，矢量箭頭的長度取為振蕩功率相量的幅值，相位取為該振蕩功率相量與參考相量的相角差；
[0015]步驟7:計(jì)算各電源節(jié)點(diǎn)的振蕩功率相量在參考相量所在坐標(biāo)軸上的投影的幅值；
[0016]步驟8:根據(jù)各電源節(jié)點(diǎn)振蕩功率相量與參考相量的相角差將各電源節(jié)點(diǎn)分成兩組，并分別著紅藍(lán)不同顏色，顏色的深淺根據(jù)振蕩功率相量在參考相量上的投影的幅值確定；
[0017]步驟9:判斷是否還有其他能占比超過所述能占比閾值的振蕩成分，若有則返回步驟4;否則結(jié)束對(duì)振蕩的模態(tài)分析。
[0018]其中，所述步驟2中，時(shí)間窗通常取值為8-16秒。
[0019]步驟3和步驟9中所述能占比閾值取值為10%。
[0020]本發(fā)明的實(shí)施將使得電網(wǎng)控制中心的運(yùn)行人員通過基于相量測(cè)量裝置的廣域測(cè)量系統(tǒng)不僅能實(shí)時(shí)檢測(cè)到所發(fā)生振蕩的頻率、幅值等振蕩模式信息，而且可以直觀地通過可視化分群觀察到振蕩的模態(tài)信息，了解各參與機(jī)組在網(wǎng)源振蕩中的角色和參與程度，有利于運(yùn)行人員作出正確的振蕩控制決策。
【附圖說明】
[0021 ]圖1基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)介紹。
[0023]如圖1所示為基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法流程圖。本發(fā)明所提出的基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法模塊運(yùn)行于電網(wǎng)調(diào)度控制中心的廣域測(cè)量系統(tǒng)平臺(tái)。各個(gè)具有相量測(cè)量裝置的發(fā)電廠和變電站將同步相量測(cè)量數(shù)據(jù)以50幀/秒等高頻速率上送調(diào)度主站，存儲(chǔ)于主站的同步相量實(shí)時(shí)庫和歷史庫，主站的低頻振蕩檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)進(jìn)行低頻振蕩檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)度足夠大的低頻振蕩時(shí)，調(diào)用本發(fā)明的基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)模塊進(jìn)一步進(jìn)行關(guān)于振蕩的模態(tài)表達(dá)和辨識(shí)。其具體包括以下步驟:
[0024]步驟1:對(duì)于檢測(cè)到的振蕩事件，選擇發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、變壓器高壓側(cè)以及外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線作為電源節(jié)點(diǎn)即功率注入點(diǎn)；
[0025]步驟2:對(duì)選定的時(shí)間窗內(nèi)(可取為8?16秒，通常為10秒)各功率注入點(diǎn)有功功率進(jìn)行頻譜分析，所采用的頻譜分析方法為Prony法或經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法，獲取各振蕩成分的頻率、幅值和相位；
[0026]步驟3:選取上述振蕩成分中能占比超過10%的頻率成分，針對(duì)每一頻率成分，轉(zhuǎn)入步驟4進(jìn)行進(jìn)一步的可視化渲染和模態(tài)辨識(shí)；
[0027]步驟4:針對(duì)步驟3所選取的某一頻率成分，選取功率注入點(diǎn)中幅值最大的振蕩功率相量作為參考相量，即令其相角為O;
[0028]步驟5:計(jì)算該頻率下除振蕩功率相量幅值最大的功率注入點(diǎn)以外其他功率注入節(jié)點(diǎn)的振蕩功率相量與參考相量的相角差；
[0029]步驟6:在各電源節(jié)點(diǎn)用矢量標(biāo)不對(duì)應(yīng)的相量，矢量箭頭的長度取為振蕩功率相量的幅值，相位取為該振蕩功率相量與參考相量的相角差；
[0030]步驟7:計(jì)算各相量在參考相量所在坐標(biāo)軸上的投影的幅值；
[0031 ]步驟8:根據(jù)各源節(jié)點(diǎn)振蕩成分相量與參考相量的相角差將各節(jié)點(diǎn)分成兩組，并分別著紅藍(lán)不同顏色，顏色的深淺根據(jù)振蕩功率相量在參考相量上的投影的幅值確定；
[0032]步驟9:判斷是否還有其他能占比超過10%的振蕩成分，若有則返回步驟4;否則結(jié)束對(duì)振蕩的模態(tài)分析。
[0033]申請(qǐng)人結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做了詳細(xì)的說明與描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，詳盡的說明只是為了幫助讀者更好地理解本發(fā)明精神，而并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，相反，任何基于本發(fā)明的發(fā)明精神所作的任何改進(jìn)或修飾都應(yīng)當(dāng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模式辨識(shí)方法，其特征在于: 該方法通過頻譜分析獲取各電源節(jié)點(diǎn)的某一同頻率振蕩功率，以及相應(yīng)的幅值和相位，然后在各電源節(jié)點(diǎn)用指針標(biāo)示各電源節(jié)點(diǎn)注入功率中振蕩功率的大小和方向，并根據(jù)各電源節(jié)點(diǎn)振蕩功率相量與參考相量夾角是否超過90°，將各電源節(jié)點(diǎn)分成兩組，分別用不同的顏色進(jìn)行渲染。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模式辨識(shí)方法，其特征在于，所述辨識(shí)方法具體包含以下步驟: 步驟1:對(duì)于檢測(cè)到的振蕩事件，選擇發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)、變壓器高壓側(cè)以及外網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線作為電源節(jié)點(diǎn)即功率注入點(diǎn)； 步驟2:對(duì)選定的時(shí)間窗內(nèi)各功率注入點(diǎn)有功功率進(jìn)行頻譜分析，獲取各振蕩成分的頻率、幅值和相位； 步驟3:選取上述所有振蕩成分中能占比超過預(yù)設(shè)的能占比閾值的頻率成分，針對(duì)每一頻率成分，轉(zhuǎn)入步驟4將進(jìn)行進(jìn)一步的可視化渲染和模態(tài)辨識(shí)； 步驟4:針對(duì)步驟3中某一頻率成分，選取功率注入點(diǎn)中幅值最大的振蕩功率相量作為參考相量，即令其相角為O; 步驟5:計(jì)算該頻率下除振蕩功率相量幅值最大的功率注入點(diǎn)以外其他功率注入節(jié)點(diǎn)的振蕩功率相量與參考相量的相角差； 步驟6:在各電源節(jié)點(diǎn)用矢量標(biāo)不對(duì)應(yīng)的相量，矢量箭頭的長度取為振蕩功率相量的幅值，相位取為該振蕩功率相量與參考相量的相角差； 步驟7:計(jì)算各電源節(jié)點(diǎn)的振蕩功率相量在參考相量所在坐標(biāo)軸上的投影的幅值； 步驟8:根據(jù)各電源節(jié)點(diǎn)振蕩功率相量與參考相量的相角差將各電源節(jié)點(diǎn)分成兩組，并分別著紅藍(lán)不同顏色，顏色的深淺根據(jù)振蕩功率相量在參考相量上的投影的幅值確定；步驟9:判斷是否還有其他能占比超過所述能占比閾值的振蕩成分，若有則返回步驟4;否則結(jié)束對(duì)振蕩的模態(tài)分析。3.根據(jù)權(quán)利要求2所示的基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模式辨識(shí)方法，其特征在于: 在步驟(2)中，所述時(shí)間窗為8?16S。4.根據(jù)權(quán)利要求2所示的基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模式辨識(shí)方法，其特征在于: 在步驟(3)中，所述占能比閾值為10 %。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于相量分群渲染的網(wǎng)源振蕩模態(tài)辨識(shí)方法。該方法通過頻譜分析獲取各電源節(jié)點(diǎn)的某一同頻率振蕩功率，以及相應(yīng)的幅值和相位，然后在各電源節(jié)點(diǎn)用指針相量表示各電源點(diǎn)振蕩功率的大小和方向，并根據(jù)各相量與參考相量夾角是否超過90°，將各電源節(jié)點(diǎn)分成兩組，分別用不同的顏色進(jìn)行渲染。藉此運(yùn)行人員，可獲取振蕩功率在哪些電源點(diǎn)之間進(jìn)行交換，振蕩中心在何處，哪些電源點(diǎn)對(duì)振蕩的貢獻(xiàn)最大。從而克服傳統(tǒng)振蕩分析結(jié)果不能給出振蕩模態(tài)結(jié)果的缺點(diǎn)。
【IPC分類】G01R23/163
【公開號(hào)】CN105510710
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510977023
【發(fā)明人】晏青, 段剛, 楊永利, 劉剛, 王開科, 楊東, 常喜強(qiáng), 嚴(yán)耿, 張鋒, 廖全飛, 郭小龍, 詹慶才, 張俊
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)新疆電力公司, 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月23日