一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，包括以下步骤：S1：根据电力系统振荡预警信号，选定功率振荡幅值超过阈值区域内的发电机组；S2：获取选定发电机组实测的输出电气功率、频率或转速、机端电流和励磁电流数据；S3：对实测数据进行预处理并获得主导强迫振荡模式，并计算主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量；S4：根据发电机相应电气波动量相量之间的关系进行发电机强迫扰动源的定位，并进一步确定扰动源所在的控制系统。本发明专利技术通过分析两大控制通道上的相关电气波动量的相量关系，准确定位扰动源所在的发电机组并且判断提供的强迫扰动是来自于调速系统还是励磁系统，这对于快速切除扰动源、有效抑制强迫振荡有重大意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统运行与控制
，特别是涉及一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法。
技术介绍
在大区电网互联的局面下，电网可靠性得到提高、资源配置优化的同时，低频振荡问题也成为影响电力系统安全稳定运行的关键问题。当系统受到持续的周期性的扰动时，扰动频率接近或与系统自然频率相等时，会引起大幅度的功率振荡，这就是强迫功率振荡理论。该理论指出，强迫扰动所引起的响应不仅与电力系统本身的特性有关，也与扰动的变化规律有关。强迫振荡具有明确的扰动源，起振快，表现为持续的等幅振荡，当扰动源切除后，振幅迅速衰减。因此，对于强迫功率振荡最有效的抑制和处理措施就是快速准确地找到扰动源并切除。发电机作为扰动源引起系统发生强迫振荡的可能性更高，引起的电网功率振荡幅值也越大，对电网安全稳定运行的威胁更大。现有的扰动源定位方法主要是基于能量函数来计算网络中振荡能量，根据能量流向能够定位到扰动源所在的区域以及相关机组。然而，现有技术中大多数只能确定到扰动源存在的发电机组，但对于发电机中具体哪一控制系统产生的扰动引发功率振荡却无法判断。为了确定发电机内哪种控制设备产生的扰动，需要进行大量的推理、排查和仿真工作，增加了实现快速切除扰动源，抑制强迫功率振荡的复杂程度。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是提供一种能够解决现有技术中存在的缺陷的基于相量的发电机强迫扰动源定位方法。技术方案：为达到此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术所述的基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，包括以下步骤：S1：根据电力系统振荡预警信号，选定功率振荡幅值超过阈值区域内的发电机组；S2：获取选定发电机组实测的输出电气功率、频率或转速、机端电流和励磁电流数据；S3：对实测数据进行预处理并获得主导强迫振荡模式，并计算主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量；S4：根据发电机相应电气波动量相量之间的关系进行发电机强迫扰动源的定位，并进一步确定扰动源所在的控制系统：如果机组输出电气功率波动与频率波动相位相差小于90度，则扰动源位于该机组且由调速系统提供机械功率扰动；如果机端电流波动量超前于励磁电流波动，则扰动源位于该机组且由励磁系统提供励磁扰动；如果以上两个判据都不满足，则该机组不是扰动源。进一步，所述步骤S1包括以下的步骤：S1.1：确定功率振荡预警阙值；S1.2：电力系统发生强迫振荡时，系统根据阙值发出预警信号，并选取振荡明显区域内的相应发电机组。进一步，所述步骤S3中，对实测数据进行的预处理包括剔除异常数据、填补数据、滤波、去直流以及对称化处理；采用TLS-ESPRIT算法获取主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量。进一步，所述步骤S4中的判据通过以下分析得到：S4.1：当单机无穷大系统发生强迫功率振荡时，发电机的微分方程增量化后可表示为： T d 0 ′ Δ E · q ′ = ΔE f - ΔE q M p Δ ω = ΔP m - ΔP e - D Δ ω p Δ δ = Δ ω - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，Td'0为发电机d轴短路暂态时间常数，M为发电机惯性常量，D为发电机阻尼转矩系数，ΔEq'为电机q轴瞬变电动势波动，ΔEf为定子励磁电动势波动，ΔEq为空载电动势波动，Δδ为发电机内节点电压相角波动，Δω为转速波动，ΔPm为电机机械功率波动，ΔPe为输出电气功率波动，p＝d/dt为对时间的导数算子；S4.2：记调速器的传递函数为GGOV(s)、励磁系统的传递函数为GE(s)及电力系统稳定PSS的传递函数为Gpss(s)，三种判据分别由如下的方法得到：1)当发电机存在机械功率扰动时，此时励磁系统正常工作，如式(2)所示： ΔP e = K 1 Δ δ + - K 2 K 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据电力系统振荡预警信号，选定功率振荡幅值超过阈值区域内的发电机组；S2：获取选定发电机组实测的输出电气功率、频率或转速、机端电流和励磁电流数据；S3：对实测数据进行预处理并获得主导强迫振荡模式，并计算主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量；S4：根据发电机相应电气波动量相量之间的关系进行发电机强迫扰动源的定位，并进一步确定扰动源所在的控制系统：如果机组输出电气功率波动与频率波动相位相差小于90度，则扰动源位于该机组且由调速系统提供机械功率扰动；如果机端电流波动量超前于励磁电流波动，则扰动源位于该机组且由励磁系统提供励磁扰动；如果以上两个判据都不满足，则该机组不是扰动源。

【技术特征摘要】
1.一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：根据电力系统振荡预警信号，选定功率振荡幅值超过阈值区域内的发电机组；S2：获取选定发电机组实测的输出电气功率、频率或转速、机端电流和励磁电流数据；S3：对实测数据进行预处理并获得主导强迫振荡模式，并计算主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量；S4：根据发电机相应电气波动量相量之间的关系进行发电机强迫扰动源的定位，并进一步确定扰动源所在的控制系统：如果机组输出电气功率波动与频率波动相位相差小于90度，则扰动源位于该机组且由调速系统提供机械功率扰动；如果机端电流波动量超前于励磁电流波动，则扰动源位于该机组且由励磁系统提供励磁扰动；如果以上两个判据都不满足，则该机组不是扰动源。2.根据权利要求1所述的一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，其特征在于：所述步骤S1包括以下的步骤：S1.1：确定功率振荡预警阙值；S1.2：电力系统发生强迫振荡时，系统根据阙值发出预警信号，并选取振荡明显区域内的相应发电机组。3.根据权利要求1所述的一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，其特征在于：所述步骤S3中，对实测数据进行的预处理包括剔除异常数据、填补数据、滤波、去直流以及对称化处理；采用TLS-ESPRIT算法获取主导强迫振荡模式下的相应电气波动量相量。4.根据权利要求1所述的一种基于相量的发电机强迫扰动源定位方法，其特征在于：所述步骤S4中的判据通过以下分析得到：S4.1：当单机无穷大系统发生强迫功率振荡时，发电机的微分方程增量化后可表示为： T d 0 ′ Δ E · q ′ = ΔE f - ΔE q M p Δ ω = ΔP m - ΔP e - D Δ ω p Δ δ = Δ ω - - - ( 1 ) ]]>式(1)中，T′d0为发电机d轴短路暂态时间常数，M为发电机惯性常量，D为发电机阻尼转矩系数，ΔEq'为电机q轴瞬变电动势波动，ΔEf为定子励磁电动势波动，ΔEq为空载电动势波动，Δδ为发电机内节点电压相角波动，Δω为转速波动，ΔPm为电机机械功率波动，ΔPe为输出电气功率波动，p＝d/dt为对时间的导数算子；S4.2：记调速器的传递函数为GGOV(s)、励磁系统的传递函数为GE(s)及电力系统稳定PSS的传递函数为Gpss(s)，三种判据分别由如下的方法得到：1)当发电机存在机械功率扰动时，此时励磁系统正常工作，如式(2)所示： ΔP e = K 1 Δ δ + - K 2 K 4 K 3 + sT d 0 ′ Δ δ + - K 5 K 2 K E ( 1 + sT E ) ( K 3 + sT d 0 ′ ) + K 6 K E Δ δ + K 2 K E ( 1 + sT E ) ( K 3 + sT d 0 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋平，郑斌青，冯双，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32