一种电力系统低频振荡扰动源定位方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电力系统低频振荡扰动源定位方法，包括以下步骤：1)依据S变换图像判断电网是否发生低频振荡；2)提取各发电机组和联络线PMU实测有功功率信号所对应S变换矩阵中的幅频信息，确定发生低频振荡的对象和相应的主导振荡频率；3)提取各S矩阵中主导振荡频率对应的时间与幅值信息，确定最先发生低频振荡的对象及相应的时刻tk；4)基于扰动时间相关性分析方法确定低频振荡的扰动源。本发明专利技术能够快速锁定扰动源，帮助调度员快速准确地分析振荡的起因，及时采取有效的控制措施快速平息振荡，避免故障的进一步扩大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及定位电力系统低频振荡扰动源的
，尤其是指一种电力系统低 频振荡扰动源定位方法。
技术介绍
电力系统低频振荡问题属于电力系统动态稳定范畴，最早于上世纪60年代末提 出，经过大约半个世纪的发展，国内外相关学者在低频振荡发生机理、分析及辨识方法、控 制方法和措施等方面进行了广泛的研宄，对电力系统低频振荡问题的认识获得了很大的进 步。同时，由于问题的复杂性，目前在我国实际电网中，低频振荡事件仍时有发生。电力系 统低频振荡仍然是威胁我国互联电网安全稳定运行的重要问题之一。 电网发生低频振荡后，及时地锁定扰动源，对调度员分析振荡的起因极为重要。 目前，基于同步向量测量（PhasorMeasurementUnit，PMU)的广域测量系统（WideArea MeasurementSystem，WAMS)已建设完成，为提高电网安全稳定的自动监视和控制水平构建 了一个崭新的技术平台。借助于WAMS系统的数据录波功能，针对电网低频振荡的参数辨 识方法已经有了大量的研宄成果，但迄今为止，有关低频振荡扰动源定位方法的研宄成果 并不多见。当前应用于电网低频振荡的参数辨识方法在扰动源定位问题上的作用也微乎其 微。 近年来，有一些学者提出了基于能量函数分析法的低频振荡扰动源定位方法，这 种方法主要是依据强迫功率振荡共振稳态时线性化系统中的能量转换特性来定位扰动源。 从理论上讲，这种方法只适用于强迫功率振荡这种特殊的低频振荡形式，而且其对扰动源 的定位只能识别强迫功率振荡扰动源的大致方向或位置，不能识别出引起强迫功率振荡的 具体的扰动。 Stockwell等人在1996年提出了S变换（S-transform)方法。S变换是由连续小 波变换（CWT)和短时傅立叶变换（STFT)结合发展起来的一种时频分析方法，其引入了宽度 与频率成反向变化的高斯窗，具有与频率相关的分辨率。由于S变换具有良好的时频特性， 已有学者将其应用于低频振荡的实时监测中。但还未见到公开的低频振荡扰动源定位方 法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于S变换和扰动时间 相关性分析的电力系统低频振荡扰动源定位方法。 为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案为：一种电力系统低频振荡扰动源定 位方法，包括以下步骤： 1)借助于WAMS系统的数据录波功能，获取实时监测的有功功率信号及其S变换图 像，依据S变换图像判断电网是否发生低频振荡，如下： 有功功率信号x(t)的S变换定义为： 式中，t为时间，f为频率，t为高斯窗的中心，i为虚数单位； 利用快速傅立叶变换实现S变换快速计算，其离散形式为：【主权项】1. ，其特征在于，包括以下步骤： 1) 借助于WAMS系统的数据录波功能，获取实时监测的有功功率信号及其S变换图像， 依据S变换图像判断电网是否发生低频振荡，如下： 有功功率信号X (t)的S变换定义为：式中，t为时间，f为频率，T为高斯窗的中心，i为虚数单位； 利用快速傅立叶变换实现S变换快速计算，其离散形式为：式中，N为采样点数，T为采样周期，T = mT，f = n/NT，X为时间序列x(m)的离散 傅立叶变换，即：2) 提取各发电机组和联络线PMU实测有功功率信号所对应S变换矩阵中的幅频信息， 确定发生低频振荡的对象和相应的主导振荡频率； 3) 提取各S矩阵中主导振荡频率对应的时间与幅值信息，确定最先发生低频振荡的对 象及相应的时刻tk; 4) 基于扰动时间相关性分析方法确定低频振荡的扰动源。2. 根据权利要求1所述的，其特征在于：在步 骤2)中，提取S矩阵最后一列数据，进行幅频特性分析，以确定当前所采集的N个PMU实测 数据中是否存在低频振荡； 确定方法如下：当幅值最大值大于设定的阈值S且幅值最大值对应的频率4_在 0. 2Hz~2. 5Hz之间时，表明PMU实测有功功率信号中存在频率为fmain的主导振荡模式；当 幅值最大值小于设定的阈值S时，表明PMU实测有功功率信号中不存在低频振荡。3. 根据权利要求1所述的，其特征在于：在步 骤3)中，提取发生低频振荡对象的S矩阵中相应主导频率的时间与幅值信息，利用时间与 幅值差分向量D计算各对象低频振荡的起始时刻； 差分向量D的表达式为： D (m+1) = Ani 腸in(m+l)-Ani-(m)，（m = 0, 1，2,…，N-1); 式中，Am main为主导频率对应的幅值；各组D的最大值Dmax对应的时刻即为相应对象低 频振荡的起始时刻；最后，通过比$父，即可确定最先发生低频振荡的对象及相应的时刻tk。4. 根据权利要求1所述的，其特征在于：在步 骤4)中，确定低频振荡最先发生的时刻tk后，将t k与时间区间内的遥信变位时 刻相比较，检测出最接近t k时刻的遥信变位信息，由此确定：与该遥信变位相对应的扰动即 是引起低频振荡的原因；其中，所述的T为向前搜索时间域长度，T > 0。【专利摘要】本专利技术公开了，包括以下步骤：1)依据S变换图像判断电网是否发生低频振荡；2)提取各发电机组和联络线PMU实测有功功率信号所对应S变换矩阵中的幅频信息，确定发生低频振荡的对象和相应的主导振荡频率；3)提取各S矩阵中主导振荡频率对应的时间与幅值信息，确定最先发生低频振荡的对象及相应的时刻tk；4)基于扰动时间相关性分析方法确定低频振荡的扰动源。本专利技术能够快速锁定扰动源，帮助调度员快速准确地分析振荡的起因，及时采取有效的控制措施快速平息振荡，避免故障的进一步扩大。【IPC分类】G01R31-08【公开号】CN104820164【申请号】CN201510176748【专利技术人】温伯坚, 席禹, 蔡泽祥, 刘明波 【申请人】华南理工大学【公开日】2015年8月5日【申请日】2015年4月14日本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统低频振荡扰动源定位方法，其特征在于，包括以下步骤：1)借助于WAMS系统的数据录波功能，获取实时监测的有功功率信号及其S变换图像，依据S变换图像判断电网是否发生低频振荡，如下：有功功率信号x(t)的S变换定义为：S(τ,f)=∫-∞∞x(t)(|f|2πe-(t-τ)2f22)e-i2πftdt;]]>式中，t为时间，f为频率，τ为高斯窗的中心，i为虚数单位；利用快速傅立叶变换实现S变换快速计算，其离散形式为：S[mT,mNT]=Σk=0N-1X[k+nNT]e-2π2k2nei2πmkN,n≠0S[mT,0]=1NΣm=0N-1x(mT),n=0;]]>式中，N为采样点数，T为采样周期，τ＝mT，f＝n/NT，X[k]为时间序列x(m)的离散傅立叶变换，即：X[k]=1NΣn=1N-1x(m)e-i2πkmN;]]>2)提取各发电机组和联络线PMU实测有功功率信号所对应S变换矩阵中的幅频信息，确定发生低频振荡的对象和相应的主导振荡频率；3)提取各S矩阵中主导振荡频率对应的时间与幅值信息，确定最先发生低频振荡的对象及相应的时刻tk；4)基于扰动时间相关性分析方法确定低频振荡的扰动源。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：温伯坚，席禹，蔡泽祥，刘明波，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44