專利名稱：基于pmu量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，尤其是涉及一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)經(jīng)輸電線并列運(yùn)行時(shí)，在擾動下會發(fā)生發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子間的相對搖擺，并在缺乏阻尼時(shí)引起持續(xù)振蕩。此時(shí)，發(fā)電機(jī)間電氣功率和功角發(fā)生振蕩，輸電線上功率也會發(fā)生相應(yīng)振蕩，當(dāng)振蕩較嚴(yán)重時(shí)，系統(tǒng)不能維持同步運(yùn)行，穩(wěn)定破壞。由于其他振蕩頻率很低，一般為0.2 2.5Hz，故稱為低頻振蕩(又稱為功率振蕩，機(jī)電振蕩)。低頻振蕩一般有兩種模式:當(dāng)系統(tǒng)聯(lián)系較弱時(shí)，振蕩頻率較低，例如在0.2 0.5Hz范圍內(nèi)，稱為互聯(lián)系統(tǒng)區(qū)域間振蕩模式(interarea mode),這種振蕩的危害性較大,它是一部分機(jī)群相對于另一部分機(jī)群的振蕩，一經(jīng)發(fā)生會通過聯(lián)絡(luò)線向全系統(tǒng)傳播；如果機(jī)組電氣距離較小，則振蕩頻率較高，例如IHz以上，稱為本地或區(qū)域內(nèi)機(jī)組間的振蕩模式(1calmode或plantmode)，這種振蕩局限于區(qū)域內(nèi)，相對于前者影響范圍較小。電力系統(tǒng)低頻振湯在國內(nèi)外均有發(fā)生，這種低頻振湯或功率振湯常出現(xiàn)在長距離、重負(fù)荷輸電線上，在采用現(xiàn)代快速、高頂值倍數(shù)勵磁系統(tǒng)的條件下更容易發(fā)生。在電力系統(tǒng)發(fā)展初期，靜態(tài)穩(wěn)定問題通常表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)間的非同期失步。但是，隨著系統(tǒng)的擴(kuò)大，這種不穩(wěn)定常表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)(或發(fā)電機(jī)群)之間的增幅型振蕩，在互聯(lián)系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)線上表現(xiàn)的尤為關(guān)出。1969年，F(xiàn).P.Demello等運(yùn)用阻尼轉(zhuǎn)矩的概念對單機(jī)無窮大系統(tǒng)產(chǎn)生低頻振蕩現(xiàn)象的原因進(jìn)行了機(jī)理分析和解釋，指出電力系統(tǒng)中產(chǎn)生持續(xù)的或增幅性的低頻振蕩，其根本原因是由于系統(tǒng)中產(chǎn)生了負(fù)阻尼作用，抵消了系統(tǒng)的固有正阻尼，使系統(tǒng)的總阻尼很小或?yàn)樨?fù)值。這使人們對低頻振蕩的認(rèn)識有了很大的提高，以后的研究工作大多是在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的，如對于多機(jī)系統(tǒng)·低頻振蕩的機(jī)理分析基本上就是單機(jī)無窮大系統(tǒng)在概念上的推廣。一個(gè)多機(jī)系統(tǒng)會出現(xiàn)多個(gè)不同頻率的振蕩，每一個(gè)頻率的振蕩稱為一個(gè)低頻振蕩模式，也稱為機(jī)電振蕩模式。這種振蕩模式是與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動和電磁回路相關(guān)的，只是由于發(fā)電機(jī)組的慣性比較大，因此表現(xiàn)為低頻特性。一般認(rèn)為在一個(gè)η臺發(fā)電機(jī)組成的系統(tǒng)中，對應(yīng)的機(jī)電振蕩模式有η-1個(gè)，但通常只關(guān)心負(fù)阻尼和阻尼不足的模式。F.P.Demell認(rèn)為每臺機(jī)組或慣性群都會對一個(gè)或多個(gè)振蕩模式有主導(dǎo)作用，某臺機(jī)組的阻尼，可對某些特定的振蕩模式產(chǎn)生主導(dǎo)影響，這就是對后來的研究有重要影響的“相關(guān)特性”或稱“解耦關(guān)系”。這就是目前得到普遍認(rèn)同的低頻振蕩欠阻尼機(jī)理，即在某些特定情況下系統(tǒng)提供的負(fù)阻尼作用抵消了系統(tǒng)電機(jī)、勵磁繞組和機(jī)械等方面的正阻尼，使系統(tǒng)總阻尼很小或?yàn)樨?fù)。系統(tǒng)在負(fù)阻尼工況下受到擾動時(shí)，擾動逐漸被放大，進(jìn)而引起功率的低頻振蕩。重負(fù)荷線路、現(xiàn)代快速勵磁和高頂值倍數(shù)的勵磁系統(tǒng)是造成系統(tǒng)出現(xiàn)負(fù)阻尼的主要原因。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟:(I)同步相量測量單元PMU利用GPS系統(tǒng)提供的電力系統(tǒng)各個(gè)發(fā)電機(jī)的位置信息，對各個(gè)發(fā)電機(jī)動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集；⑵PMU將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到主站；(3)主站以實(shí)時(shí)更新的曲線方式監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行趨勢，若上述運(yùn)行趨勢出現(xiàn)振蕩，自動推送運(yùn)行趨勢振蕩曲線，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫；(4)主站對PMU采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)中的功角數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，并根據(jù)這些振蕩特征進(jìn)行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS阻尼補(bǔ)償提供重要的依據(jù)。所述動態(tài)數(shù)據(jù)包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。所述的運(yùn)行趨勢包括有功功率、無功功率、電壓和頻率的動態(tài)曲線。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有有效檢測低頻振蕩對系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，同時(shí)采用Prony算法對功角數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從中分析出信號的幅值、相位、阻尼因子、頻率等信息 ，而無需從頻域響應(yīng)來求，計(jì)算量大為減少。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，該方法包括如下步驟:(I)同步相量測量單元PMU利用GPS系統(tǒng)提供的電力系統(tǒng)各個(gè)發(fā)電機(jī)的位置信息，對各個(gè)發(fā)電機(jī)動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集；⑵PMU將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到主站；(3)主站以實(shí)時(shí)更新的曲線方式監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行趨勢，若上述運(yùn)行趨勢出現(xiàn)振蕩，自動推送運(yùn)行趨勢振蕩曲線，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫；(4)主站對PMU采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)中的功角數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，并根據(jù)這些振蕩特征進(jìn)行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS阻尼補(bǔ)償提供重要的依據(jù)。所述動態(tài)數(shù)據(jù)包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。所述的運(yùn)行趨勢包括有功功率、無功功率、電壓和頻率的動態(tài)曲線。所述的功角數(shù)據(jù)測量方法有:1)間接測量方法、2)利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號測量。所述的間接測量方法是實(shí)時(shí)采集發(fā)電機(jī)的端電壓和端電流，再借助于發(fā)電機(jī)的模型計(jì)算出轉(zhuǎn)子的位置。所述利用發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號測量是指利用轉(zhuǎn)速表來實(shí)時(shí)測量功角。所述的Pixmy方法是用一組指數(shù)項(xiàng)的線性組合來擬合等間隔采樣數(shù)據(jù)。所述的指數(shù)項(xiàng)包含幅度和指數(shù)因子兩個(gè)部分。具體過程為:首先利用去直流和低通濾波器對原始數(shù)據(jù)序列進(jìn)行預(yù)處理，所述的低通濾波器可以根據(jù)事先給出的性能指標(biāo)來選擇合適的濾波器，然后利 用重新采樣和選擇序列長度進(jìn)一步減少噪音的影響。
權(quán)利要求
1.一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: (1)同步相量測量單元PMU利用GPS系統(tǒng)提供的電力系統(tǒng)各個(gè)發(fā)電機(jī)的位置信息，對各個(gè)發(fā)電機(jī)動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集； (2)PMU將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到主站； (3)主站以實(shí)時(shí)更新的曲線方式監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行趨勢，若上述運(yùn)行趨勢出現(xiàn)振蕩，自動推送運(yùn)行趨勢振蕩曲線，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫； (4)主站對PMU采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)中的功角數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，并根據(jù)這些振蕩特征進(jìn)行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS阻尼補(bǔ)償提供重要的依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，其特征在于，所述動態(tài)數(shù)據(jù)包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，其特征在于，所述的運(yùn)行趨勢包括有功`功率、無功功率、電壓和頻率的動態(tài)曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于PMU量測數(shù)據(jù)的發(fā)電機(jī)組低頻振蕩監(jiān)測方法，包括如下步驟(1)同步相量測量單元PMU利用GPS系統(tǒng)提供的電力系統(tǒng)各個(gè)發(fā)電機(jī)的位置信息，對各個(gè)發(fā)電機(jī)動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步采集；(2)PMU將采集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到主站；(3)主站以實(shí)時(shí)更新的曲線方式監(jiān)視發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行趨勢，若上述運(yùn)行趨勢出現(xiàn)振蕩，自動推送運(yùn)行趨勢振蕩曲線，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫；(4)主站對PMU采集到的動態(tài)數(shù)據(jù)中的功角數(shù)據(jù)進(jìn)行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，并根據(jù)這些振蕩特征進(jìn)行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定器PSS阻尼補(bǔ)償提供重要的依據(jù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有有效檢測低頻振蕩對系統(tǒng)的影響等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02J3/38GK103248071SQ20131017984
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月15日
發(fā)明者崔勇, 郭強(qiáng) 申請人:國家電網(wǎng)公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗(yàn)研究院有限公司