一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法技术方案

技术编号:14278984 阅读:114 留言:0更新日期:2016-12-24 23:11
本发明专利技术公开了属于电力系统安全稳定领域的一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法。该方法通过对电网有关参数和调速系统相关信号的测量,对系统进行初步模态分析,结合对电网功率振荡信号频率和波形的分析,形成低频振荡产生机理的判据。结合低频振荡产生机理的判据和电网功率信号与调速系统信号的振荡频率的一致性计算,形成判断调速系统低频振荡机理的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统安全稳定领域,特别涉及电力系统低频振荡机理分析。尤其涉及汽轮发电机调速系统引发低频振荡的机理识别方法,适用于生产实践。
技术介绍
互联电网可以提高电力系统运行的经济性,然而也导致电力系统动态稳定问题非常突出,国内外多次发生过低频振荡现象。现代快速、高放大倍数励磁系统是引起负阻尼的主要原因,加装电力系统稳定器PSS可以对这类低频振荡现象进行比较有效的抑制。随着调速系统的快速发展,调速系统动态对电力系统动态稳定性的影响日益突出,系统中多次出现由调速系统引发的低频振荡现象,严重影响的系统的安全稳定运行。现代大型汽轮机调速系统通常采用功频电液控制,其响应速度比以往机械液压式调速系统大大提高,已经能够对电力系统的动态产生较大影响。调速系统包括转速测量机构、控制器、电液转换器、油动机以及阀门控制等,某个环节参数设置不合理或者出现故障均可能导致调节阀门摆动,进而造成电网低频功率振荡。目前,电力系统低频振荡的机理主要包括负阻尼机理和强迫振荡机理。负阻尼机理是解释自由振荡稳定性的成熟理论,而强迫振荡是指系统在外施扰动源激励作用下产生的振荡。对于汽轮发电机调速系统引起的振荡,究竟是负阻尼机理还是强迫振荡机理并没有完善的判断方法。本专利技术专利通过对调速系统和电网有关参数的测量,形成判断调速系统低频振荡机理的方法。
技术实现思路
本专利技术针对调速系统引发的低频振荡,提出了一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法,其特征在于,所述方法包括步骤1、计算互联电网的各振荡模式,根据特征值求各振荡模式的振荡频率与阻尼比;计算参与因子,参与因子Pki表示第i个模式中第k个变量的参与程度;步骤2、实测信号,信号包括电网功率、发电机转速、调节阀门指令、等效阀位、阀位开度以及调节级压力;步骤3、提取实测信号的振荡频率及其衰减因子;步骤4、基于上述步骤和判据判断调速系统低频振荡的机理。所述步骤4的具体过程为步骤401、对系统进行初步模态分析;根据广域测量系统同步相量测量装置的监测数据,若是监测到至少两个区域的机组群发生低频振荡现象,则可判断系统振荡模式为区域振荡模式,振荡产生机理为负阻尼振荡;若是仅监测到单个发电厂内的机组发生低频振荡现象,则可初步判断系统振荡模式为本地振荡模式,振荡产生机理须进一步判断;步骤402、判据F1:电网功率信号振荡频率;由步骤1求得互联电网本地振荡模式的振荡频率,其中频率最小值为fmin,最大值为fmax;当电网功率信号的振荡频率fPe在[fmin,fmax]范围以外时,判据F1=0,振荡产生机理为强迫振荡;当fPe在[fmin,fmax]范围以内时,判据F1=1,振荡产生机理须进一步判断;步骤403、判据F2:电网功率信号振荡波形;在F1=1的基础上,起振阶段为增幅振荡而稳态阶段为等幅振荡时,判据F2=0,振荡产生机理为强迫振荡;起振阶段与稳态阶段均为增幅振荡时,判据F2=1,振荡产生机理为负阻尼振荡;步骤404、判据F3:电网功率信号与调速系统信号的振荡频率的一致性;计算电网实测信号与调速系统实测信号的振荡频率方差: D ( f ) = ( f P e - μ ) 2 + ( f ω - μ ) 2 + ( f u T - μ ) 2 + ( f c v - μ ) 2 + ( f g v - μ ) 2 + ( f P m - μ ) 2 6 ]]>其中,fPe为电网功率信号的振荡频率,为调节阀门指令的振荡频率,fω为发电机转速信号的振荡频率,fcv为等效阀位信号的振荡频率,fgv为阀位开度信号的振荡频率,fPm为调节级压力信号的振荡频率;μ为所有实测信号的平均振荡频率;当D(f)≤0.005时,判据F3=1,判断该强迫振荡是由调速系统引起;当D(f)>0.005时,判据F3=0,判断该强迫振荡不是由调速系统引起。有益效果本专利技术方法结合系统结构、运行参数以及广域测量装置对系统各信号的检测,形成识别系统低频振荡产生机理的判据,能够判断系统低频振荡产生的原因,从而能够更有针对性地采取控制措施抑制低频振荡。附图说明图1为调速系统引发低频振荡的机理识别方法原理图;图2为电网功率信号的在线检测图;图3为调节阀门指令信号的在线检测图;图4为等效阀位信号的在线检测图;图5为阀位开度信号的在线检测图;图6为调节级压力信号的在线检测图;图7为发电机转速信号的在线检测图。具体实施方式本专利技术提出了一种判断调速本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法,其特征在于,所述方法包括步骤1、计算互联电网的各振荡模式,根据特征值求各振荡模式的振荡频率与阻尼比;计算参与因子,参与因子Pki表示第i个模式中第k个变量的参与程度;步骤2、实测信号,信号包括电网功率、发电机转速、调节阀门指令、等效阀位、阀位开度以及调节级压力;步骤3、提取实测信号的振荡频率及其衰减因子;步骤4、基于上述步骤和判据判断调速系统低频振荡的机理。

【技术特征摘要】
1.一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法,其特征在于,所述方法包括步骤1、计算互联电网的各振荡模式,根据特征值求各振荡模式的振荡频率与阻尼比;计算参与因子,参与因子Pki表示第i个模式中第k个变量的参与程度;步骤2、实测信号,信号包括电网功率、发电机转速、调节阀门指令、等效阀位、阀位开度以及调节级压力;步骤3、提取实测信号的振荡频率及其衰减因子;步骤4、基于上述步骤和判据判断调速系统低频振荡的机理。2.根据权利要求1所述的一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法,所述步骤4的具体过程为步骤401、对系统进行初步模态分析;根据广域测量系统同步相量测量装置的监测数据,若是监测到至少两个区域的机组群发生低频振荡现象,则可判断系统振荡模式为区域振荡模式,振荡产生机理为负阻尼振荡;若是仅监测到单个发电厂内的机组发生低频振荡现象,则可初步判断系统振荡模式为本地振荡模式,振荡产生机理须进一步判断;步骤402、判据F1:电网功率信号振荡频率;由步骤1求得互联电网本地振荡模式的振荡频率,其中频率最小值为fmin,最大值为fmax;当电网功率信号的振荡频率fPe在[fmin,fmax]范围以外时,判据F1=0,振荡产生机理为强迫振荡;当fPe在[fmin,fmax]范围以内时,判据F1=1,振荡产生机理须进一步判断;步骤403、判据F2:电网功率信号振荡波形;在F1=1的基础上,起振阶段为增幅振荡而稳态阶段为等幅振荡时,判据F2=0,振荡产生机理为强迫振荡;起振阶段与稳态阶段均为增幅振荡时,判据F2=1,振荡产生机理为负阻尼振荡;步骤404、判据F3:电网功率信号与调速系统信号的振荡频率的一致性;计算电网实测信号与调速系统实测信号的振荡频率方差: D ( f ) = ( f P e - μ ) 2 + ( f ω - ...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐衍会伍双喜张莎吴国炳杨银国钱峰
申请(专利权)人:华北电力大学广东电网有限责任公司电力调度控制中心
类型:发明
国别省市:北京;11

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