一種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法
2023-07-22 01:05:56 1
一種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法，包含以下順序的步驟：採集電力系統電壓信號s；採用採樣頻率fs對採集到的電壓信號s進行採樣，得到電壓信號s在各採樣點的值；根據形態學的基本開、閉運算以及結構元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數學形態學濾波器；將電力系統信號的採樣值通過此形態學濾波器濾波之後，所得的輸出信號即為存在於電力系統信號中的低頻振蕩信號。本發明的方法，具有步驟簡單、計算量小、延時小、可靠性高等優點，對於阻尼電力系統低頻振蕩信號以及多個電力系統低頻振蕩信號，都可以進行有效的檢測。
【專利說明】-種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力系統的故障診斷領域，特別涉及一種基於形態學的電力系統低頻 振蕩檢測方法。
【背景技術】
[0002] 隨著大電網的互聯，系統中普遍存在低頻振蕩現象，發生電力系統低頻振蕩的可 能性和造成的危害性日益增加。隨著系統規模不斷增大，結構愈發複雜，運行愈來愈接近臨 界點，使得電力系統振蕩失穩問題變得越來越緊迫與顯著。近年來國內外均發生過不同程 度的低頻振蕩現象，對系統的安全穩定運行造成了嚴重的不良影響。
[0003] 電力系統低頻振蕩屬於電力系統動態小幹擾穩定性問題，發生原因可以歸納為如 下幾點：1)互聯電力系統機電模式阻尼過低引起低頻振蕩，這是目前被廣為接受的一種理 論；2)發電機的電磁慣性引起的低頻振蕩；3)電力系統非線性奇異現象引起增幅性持續振 蕩；4)高增益的勵磁調節器引起的低頻振蕩；5)不適當的控制方式所導致的低頻振蕩；6) 其他外部因素如電網長鏈型連接、弱互聯繫統、區域功率嚴重不平衡、抽水蓄能電站以抽水 方式運行、直流控制系統、控制模式及交直流之間的相互作用等，負荷性質等也是導致電力 系統低頻振蕩發生的誘因。
[0004] 目前低頻振蕩的研究方法一種是主要基於特徵分析，受到系統模型和參數一 集運行方式的制約，而且特徵值方法計算量大，佔用內存多，計算速度慢，受到電網規模 和數學模型階數的限制。另一種是基於對實測動態數據的分析，常有的有FFT，Prony， Hilbert-Huang分析等，這些方法可以克服特徵值分析的不足，但是基於實測數據的研究工 作也有兩個主要的限制，一是缺乏現場數據，大量的研究都得靠計算機仿真來進行，這與實 際系統低頻振蕩過程存在很大的差異；即使有現場數據，通常也只是單一測量點上的數據， 有的系統也有多測量點的數據，但由於數據不同步，難以充分利用；二是缺乏應用平臺，目 前的分析方法大多數是通過計算仿真或者實測數據離線分析來檢測其有效性，難以應用於 電力系統的在線分析。目前低頻振蕩的分析和研究多局限在模式辨識。通常的做法是根據 實測數據計算低頻振蕩的頻率，然後再傳統的特徵值分析結果中找尋對應的模式及模態。 對於大系統，可能存在振蕩頻率的值非常接近的幾個模式，給辨識模式帶來很大的困難。同 一個模式當工況不同時，其振蕩頻率也不相同，若僅通過頻率信息判定振蕩模式，也可能導 致錯誤的結果。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種基於形態學的電力系統 低頻振蕩檢測方法，該方法延時小、可靠性高且能夠直接作用於時域信號。
[0006] 本發明的目的通過以下的技術方案實現：
[0007] -種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法，包含以下順序的步驟：
[0008] S1.採集電力系統電壓信號S ;
[0009] S2.採用採樣頻率fs對採集到的電壓信號s進行採樣，得到電壓信號s在各採樣 點的值；
[0010] S3.根據形態學的基本開、閉運算以及結構元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數 學形態學濾波器；
[0011] S4.將電力系統信號的採樣值通過此形態學濾波器濾波之後，所得的輸出信號即 為存在於電力系統信號中的低頻振蕩信號。
[0012] 步驟S2中，所述的形態學的基本開運算為 '
【權利要求】
1. 一種基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法，其特徵在於，包含以下順序的步 驟：
51. 米集電力系統電壓信號S ;
52. 採用採樣頻率fs對採集到的電壓信號s進行採樣，得到電壓信號s在各採樣點的 值；
53. 根據形態學的基本開、閉運算以及結構元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數學形 態學濾波器；
54. 將電力系統信號的採樣值通過此形態學濾波器濾波之後，所得的輸出信號即為存 在於電力系統信號中的低頻振蕩信號。
2. 根據權利要求1所述的基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法，其特徵在於：步 驟S2中，所述的形態學的基本開運算為
所述的形態學的基本閉運算為：
所述的數字形態學濾波器為0 = (S 〇 g · g+s · g 〇 g)/2 ; 其中，s為電壓信號的採樣值，o為形態開運算，?為形態閉運算，g是原點在中心長度 為半個基頻周期長的直線型結構元素，〇是經過該數學形態學濾波器的輸出信號；Θ和? 分別是數學形態學中的腐蝕運算和膨脹運算。
3. 根據權利要求2所述的基於形態學的電力系統低頻振蕩檢測方法，其特徵在於，具 體包含以下順序的步驟： A、 採集電力系統電壓信號s，其中電壓信號s的基頻為50Hz，周期為20ms ; B、 採用採樣頻率fs對採集到的電壓信號s進行採樣，得到電壓信號s在各採樣點的值， 其中仁取3· 2KHZ ; C、 根據形態學的基本開、閉運算以及結構元素，得到可以提取低頻振蕩信號的數學形 態學濾波器；
所述的形態學的基本開運算為 所述的形態學的基本閉運算為 所述的結構元素為g = ΙΛ, 12，…，1^，1J ; 所述的數字形態學濾波器為〇 = (s 〇 g · g+s · g 〇 g)/2 ; 其中，s為電壓信號的採樣值，o為形態開運算，?為形態閉運算，g是原點在中心長度 1為半個基頻周期長的直線型結構元素，1取l〇ms，〇是經過該數學形態學濾波器的輸出信 號；一和?分別是數學形態學中的腐蝕運算和膨脹運算； D、 將電力系統信號的採樣值通過此形態學濾波器濾波之後，所得的輸出信號〇即為存 在於電力系統信號中的低頻振蕩信號。
【文檔編號】G01R31/08GK104155573SQ201410348770
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月21日 優先權日:2014年7月21日
【發明者】吳青華, 朱潔, 李夢詩, 季天瑤 申請人:華南理工大學