基於pmu量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法
2023-10-09 21:06:24 2
專利名稱：基於pmu量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法
技術領域：
本發明涉及一種發電機組低頻振蕩監測方法，尤其是涉及一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法。
背景技術：
電力系統中發電機經輸電線並列運行時，在擾動下會發生發電機轉子間的相對搖擺，並在缺乏阻尼時引起持續振蕩。此時，發電機間電氣功率和功角發生振蕩，輸電線上功率也會發生相應振蕩，當振蕩較嚴重時，系統不能維持同步運行，穩定破壞。由於其他振蕩頻率很低，一般為0.2 2.5Hz，故稱為低頻振蕩(又稱為功率振蕩，機電振蕩)。低頻振蕩一般有兩種模式:當系統聯繫較弱時，振蕩頻率較低，例如在0.2 0.5Hz範圍內，稱為互聯繫統區域間振蕩模式(interarea mode),這種振蕩的危害性較大,它是一部分機群相對於另一部分機群的振蕩，一經發生會通過聯絡線向全系統傳播；如果機組電氣距離較小，則振蕩頻率較高，例如IHz以上，稱為本地或區域內機組間的振蕩模式(1calmode或plantmode)，這種振蕩局限於區域內，相對於前者影響範圍較小。電力系統低頻振湯在國內外均有發生，這種低頻振湯或功率振湯常出現在長距離、重負荷輸電線上，在採用現代快速、高頂值倍數勵磁系統的條件下更容易發生。在電力系統發展初期，靜態穩定問題通常表現為發電機與系統間的非同期失步。但是，隨著系統的擴大，這種不穩定常表現為發電機(或發電機群)之間的增幅型振蕩，在互聯繫統的聯絡線上表現的尤為關出。1969年，F.P.Demello等運用阻尼轉矩的概念對單機無窮大系統產生低頻振蕩現象的原因進行了機理分析和解釋，指出電力系統中產生持續的或增幅性的低頻振蕩，其根本原因是由於系統中產生了負阻尼作用，抵消了系統的固有正阻尼，使系統的總阻尼很小或為負值。這使人們對低頻振蕩的認識有了很大的提高，以後的研究工作大多是在此基礎上進行的，如對於多機系統·低頻振蕩的機理分析基本上就是單機無窮大系統在概念上的推廣。一個多機系統會出現多個不同頻率的振蕩，每一個頻率的振蕩稱為一個低頻振蕩模式，也稱為機電振蕩模式。這種振蕩模式是與發電機轉子運動和電磁迴路相關的，只是由於發電機組的慣性比較大，因此表現為低頻特性。一般認為在一個η臺發電機組成的系統中，對應的機電振蕩模式有η-1個，但通常只關心負阻尼和阻尼不足的模式。F.P.Demell認為每臺機組或慣性群都會對一個或多個振蕩模式有主導作用，某臺機組的阻尼，可對某些特定的振蕩模式產生主導影響，這就是對後來的研究有重要影響的「相關特性」或稱「解耦關係」。這就是目前得到普遍認同的低頻振蕩欠阻尼機理，即在某些特定情況下系統提供的負阻尼作用抵消了系統電機、勵磁繞組和機械等方面的正阻尼，使系統總阻尼很小或為負。系統在負阻尼工況下受到擾動時，擾動逐漸被放大，進而引起功率的低頻振蕩。重負荷線路、現代快速勵磁和高頂值倍數的勵磁系統是造成系統出現負阻尼的主要原因。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現:一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟:(I)同步相量測量單元PMU利用GPS系統提供的電力系統各個發電機的位置信息，對各個發電機動態數據進行同步採集；⑵PMU將採集到的數據實時傳送到主站；(3)主站以實時更新的曲線方式監視發電機組的運行趨勢，若上述運行趨勢出現振蕩，自動推送運行趨勢振蕩曲線，並將數據保存至資料庫；(4)主站對PMU採集到的動態數據中的功角數據進行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，並根據這些振蕩特徵進行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統穩定器PSS阻尼補償提供重要的依據。所述動態數據包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。所述的運行趨勢包括有功功率、無功功率、電壓和頻率的動態曲線。與現有技術相比，本發明具有有效檢測低頻振蕩對系統的影響，提高了系統的安全性和可靠性，同時採用Prony算法對功角數據進行分析，從中分析出信號的幅值、相位、阻尼因子、頻率等信息 ，而無需從頻域響應來求，計算量大為減少。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，該方法包括如下步驟:(I)同步相量測量單元PMU利用GPS系統提供的電力系統各個發電機的位置信息，對各個發電機動態數據進行同步採集；⑵PMU將採集到的數據實時傳送到主站；(3)主站以實時更新的曲線方式監視發電機組的運行趨勢，若上述運行趨勢出現振蕩，自動推送運行趨勢振蕩曲線，並將數據保存至資料庫；(4)主站對PMU採集到的動態數據中的功角數據進行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，並根據這些振蕩特徵進行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統穩定器PSS阻尼補償提供重要的依據。所述動態數據包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。所述的運行趨勢包括有功功率、無功功率、電壓和頻率的動態曲線。所述的功角數據測量方法有:1)間接測量方法、2)利用發電機轉速信號測量。所述的間接測量方法是實時採集發電機的端電壓和端電流，再藉助於發電機的模型計算出轉子的位置。所述利用發電機轉速信號測量是指利用轉速表來實時測量功角。所述的Pixmy方法是用一組指數項的線性組合來擬合等間隔採樣數據。所述的指數項包含幅度和指數因子兩個部分。具體過程為:首先利用去直流和低通濾波器對原始數據序列進行預處理，所述的低通濾波器可以根據事先給出的性能指標來選擇合適的濾波器，然後利 用重新採樣和選擇序列長度進一步減少噪音的影響。
權利要求
1.一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，其特徵在於，該方法包括如下步驟: (1)同步相量測量單元PMU利用GPS系統提供的電力系統各個發電機的位置信息，對各個發電機動態數據進行同步採集； (2)PMU將採集到的數據實時傳送到主站； (3)主站以實時更新的曲線方式監視發電機組的運行趨勢，若上述運行趨勢出現振蕩，自動推送運行趨勢振蕩曲線，並將數據保存至資料庫； (4)主站對PMU採集到的動態數據中的功角數據進行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，並根據這些振蕩特徵進行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統穩定器PSS阻尼補償提供重要的依據。
2.根據權利要求1所述的一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，其特徵在於，所述動態數據包括功角、有功功率、無功功率、電壓和頻率。
3.根據權利要求2所述的一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，其特徵在於，所述的運行趨勢包括有功`功率、無功功率、電壓和頻率的動態曲線。
全文摘要
本發明涉及一種基於PMU量測數據的發電機組低頻振蕩監測方法，包括如下步驟(1)同步相量測量單元PMU利用GPS系統提供的電力系統各個發電機的位置信息，對各個發電機動態數據進行同步採集；(2)PMU將採集到的數據實時傳送到主站；(3)主站以實時更新的曲線方式監視發電機組的運行趨勢，若上述運行趨勢出現振蕩，自動推送運行趨勢振蕩曲線，並將數據保存至資料庫；(4)主站對PMU採集到的動態數據中的功角數據進行低頻振蕩Prony分析，得出振蕩信號的幅值、頻率和阻尼比信息，並根據這些振蕩特徵進行弱阻尼低頻振蕩的判斷，為電力系統穩定器PSS阻尼補償提供重要的依據。與現有技術相比，本發明具有有效檢測低頻振蕩對系統的影響等優點。
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 優先權日2013年5月15日
發明者崔勇, 郭強 申請人:國家電網公司, 上海市電力公司, 華東電力試驗研究院有限公司