本发明专利技术题为用于非侵入式发电机阻尼转矩估计的系统和方法。用于与电功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的稳定性分析系统(SAS)包括处理器，其与关联发电机的PMU进行通信。处理器配置成接收来自PMU的第一数据样本集合。第一数据集基本上表示发电机的至少一个测量。处理器还配置成至少部分基于第一数据集来确定发电机的估计转矩。处理器还配置成至少部分基于估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量。处理器还配置成向操作员输出估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量，供发电机和网络的一个或多个的稳定性分析中使用。
【技术实现步骤摘要】
本公开一般涉及电力网中的电力生成和稳定性，以及更具体来说涉及用于电力网中的发电机的阻尼转矩的非侵入式估计的系统和方法。
技术介绍
一些已知电力系统基于系统的静态视图来分析系统稳定性，这可能不考虑发电机、负载和控制装置之间的机电交互。随着可再生发电(例如太阳能和风力发电机)的广泛部署，可控负载、能量储存装置和插入式混合电动车辆预计网络基础设施(例如通信、计算和控制)的更大集成，实时地监测和控制电力网的动态性能变得越来越重要。当分析电力系统时，电力系统状态(例如变量)可分类为两类，即，静态类和动态类。静态类包括各种母线电压幅值和相位角。这些测量可对某个时间期间缓慢地变化。但是，变化将是较小并且短暂的。在一些已知系统中，这些静态变量使用利用来自监控和数据获取(SCADA)系统的遥测数据的状态估计器(SE)来估计。动态状态包括发电机转子速度和转子角、与发电机、激励器、电力系统稳定器、涡轮调速器、风力发电系统和系统中的其他动态组件(例如电动机负载)关联的内部差异变量。虽然这些状态类均对时间连续改变，但是动态状态是主要变量类，其支配系统的瞬态响应。在许多情况下，可能不存在从电网可用的这些动态状态的直接测量。许多现代电力系统包括多个发电装置，其在使用中基本上相互同步。各发电机在物理配置以及操作性能特性和限制方面具有至少部分细微差异，因此各发电机将针对负荷与其他所连接发电机略微有偏差。由于电力系统上的总负载在添加和去除负载时将随时间而连续改变，所以各同步发电机将以不同方式对变化起反应。虽然基本上保持发电机的电磁和机械转矩之间的均衡，但是电力系统的负荷中的小扰动将在同步发电机基于其结构以及操作配置和限制对这些变化进行调整时对短时间期间发起电力系统中的电力需求与电力可用性之间的平衡的偏移。跟随扰动的各同步发电机的电磁转矩的变化分解为两个分量，即，与转子角偏差同相的同步转矩分量以及与角速度偏差同相的阻尼转矩分量。缺乏充分同步转矩与非振荡不稳定性关联，以及缺乏阻尼转矩引起低频振荡。更多相异的电力生成源的电网集成中固有的增加难题是表征单独发电机对较高级全系统目标、例如电网稳定性的贡献。一些已知稳定性分析工具通过定义与各发电机关联的阻尼转矩来针对振荡的阻尼。但是，使用例如经过相量测量单元(PMU)所提供的电压和电流样本的外围测量的阻尼转矩估计按传统完全是具有有限成功的概念工具。因此，为了执行单独发电机的阻尼转矩评估，发电机必须经受侵入式测试，也就是说，发电机对测试和分析的时长必须停止使用，或者在使用中经过人为扰动。但是，这种侵入式测试不提供跨不同操作条件实时地估计来自各发电机的阻尼转矩贡献。
技术实现思路
在一个方面，提供一种用于与电功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的稳定性分析系统(SAS)。该SAS包括处理器，其与关联发电机的相量测量单元(PMU)进行通信。处理器配置成接收来自PMU的第一数据样本集合。第一数据样本集合基本上表示发电机的至少一个测量。处理器还配置成至少部分基于第一数据样本集合来确定发电机的估计转矩。处理器还配置成至少部分基于估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量。处理器还配置成向操作员输出估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量，供发电机和电功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。在另一方面，提供一种用于与功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的基于计算机的方法。该方法使用包括至少一个处理器的计算装置，至少一个处理器与关联发电机的相量测量单元(PMU)进行通信。该方法包括接收来自PMU的第一数据样本集合。第一数据样本集合基本上表示发电机的至少一个测量。该方法还包括至少部分基于第一数据样本集合来确定发电机的估计转矩。该方法还包括至少部分基于估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量。该方法还包括向操作员输出估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量，供发电机和功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。在另一方面，提供一种其上包含了计算机可执行指令的至少一个非暂时计算机可读存储介质。在由至少一个处理器运行时，计算机可执行指令使处理器接收来自相量测量单元(PMU)(其与处理器进行通信并且与功率网络中的发电机关联)的第一数据样本集合。第一数据样本集合基本上表示发电机的至少一个测量。另外，在由至少一个处理器运行时，计算机可执行指令使处理器至少部分基于第一数据样本集合来确定发电机的估计转矩。此外，在由至少一个处理器运行时，计算机可执行指令使处理器至少部分基于估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量。此外，在由至少一个处理器运行时，计算机可执行指令使处理器向操作员输出估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量，供发电机和功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。技术方案1：一种用于与电功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的稳定性分析系统，所述稳定性分析系统包括与关联所述发电机的相量测量单元(PMU)进行通信的处理器，所述处理器编程为：接收来自所述PMU的第一数据样本集合，所述第一数据样本集合基本上表示所述发电机的至少一个测量；至少部分基于所述第一数据样本集合来确定所述发电机的估计转矩；至少部分基于所述估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量；以及向操作员输出所述估计平均转矩和所述一个或多个估计转矩分量，供所述发电机和所述电功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。技术方案2：如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，所述一个或多个估计转矩分量的各转矩分量与模态角频率所表征的振荡模式关联。技术方案3：如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量包括使用系统识别技术来估计所述平均转矩和所述一个或多个估计转矩分量。技术方案4：如权利要求３所述的稳定性分析系统，其中，所述系统识别技术是卡尔曼滤波器、粒子滤波器、龙伯格观测器和自适应向量量化(AVQ)其中之一。技术方案5：如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量还至少部分基于确定在时间t的所述估计平均转矩Teavg(t)的值和d-q参考系中的m个估计转矩分量Ted(i)和Teq(i)，其中i=1至m，使得在时间t的所述估计转矩Te(t)基本上等于：，其中，是所估计角，其中ωi是第i模态角频率的所述估计速度，以及是所估计空间相量对其d-q参考系被锁定的角度。技术方案6：如权利要求1所述的稳定性分析系统，其中，所述第一数据样本包括在时间t的功率Pe的样本的离散值，其中所述估计转矩计算为所述功率Pe与所述发电机的估计速度和测量速度中的一个速度ω的比率。技术方案7：如权利要求1所述的稳定性分析系统，其中，所述处理器还编程为：使用与所述发电机关联的环境条件数据来初始化与所述一个或多个转矩分量关联的多个频率；以及使用比例-积分补偿器来更新所述多个频率，以使连续样本中的相位角之间的误差为最小。技术方案8：一种用于与功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的基于计算机的方法，所述方法使用包括与关联所述发电机的相量测量单元(PMU)进行通信的至少一个处理器的计算装置，所述方法包括：接收来自所述PMU的第一数据样本集合，所述第一数据样本集合基本上表示所述发电机的至少本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于与电功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的稳定性分析系统，所述稳定性分析系统包括与关联所述发电机的相量测量单元(PMU)进行通信的处理器，所述处理器编程为：接收来自所述PMU的第一数据样本集合，所述第一数据样本集合基本上表示所述发电机的至少一个测量；至少部分基于所述第一数据样本集合来确定所述发电机的估计转矩；至少部分基于所述估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量；以及向操作员输出所述估计平均转矩和所述一个或多个估计转矩分量，供所述发电机和所述电功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。
【技术特征摘要】
2015.04.27 US 14/6972841. 一种用于与电功率网络中的发电机关联的阻尼转矩的非侵入式估计的稳定性分析系统，所述稳定性分析系统包括与关联所述发电机的相量测量单元(PMU)进行通信的处理器，所述处理器编程为：接收来自所述PMU的第一数据样本集合，所述第一数据样本集合基本上表示所述发电机的至少一个测量；至少部分基于所述第一数据样本集合来确定所述发电机的估计转矩；至少部分基于所述估计转矩来确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量；以及向操作员输出所述估计平均转矩和所述一个或多个估计转矩分量，供所述发电机和所述电功率网络的一个或多个的稳定性分析中使用。2. 如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，所述一个或多个估计转矩分量的各转矩分量与模态角频率所表征的振荡模式关联。3. 如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量包括使用系统识别技术来估计所述平均转矩和所述一个或多个估计转矩分量。4. 如权利要求３所述的稳定性分析系统，其中，所述系统识别技术是卡尔曼滤波器、粒子滤波器、龙伯格观测器和自适应向量量化(AVQ)其中之一。5. 如权利要求１所述的稳定性分析系统，其中，确定估计平均转矩和一个或多个估计转矩分量还至少部分基于确定在时间t的所述估计平均转矩Teavg(t)的值和d-q参考系中的m个估计转矩分量Ted(i)和Teq(i)，其中i=1至m，使得在时间t的所述估计转矩Te(t)基本上等于：，其中...
【专利技术属性】
技术研发人员：N阿查亚，NR乔扈里，CA鲍内，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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