多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统及其方法技术方案

本发明专利技术属于电力系统稳定分析技术领域，尤其涉及一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统及其方法，包括数据采集模块、失步/振荡中心穿越判别模块、失步/振荡中心位置识别模块和结果输出模块；所述数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内各侧母线频率；失步/振荡中心穿越判别模块判别失步/振荡中心是否发生穿越，进而判别是否在T接线路保护范围内；所述失步/振荡中心位置识别模块在失步/振荡中心穿越判别模块判别无穿越现象，即失步/振荡中心位于三端系统中某一侧时，根据该侧母线频率变化情况与其余两侧母线频率变化情况相反的特征，识别失步/振荡中心位置，并将分析结果发送至结果输出模块。

Vibration center recognition system based on frequency characteristics under multi frequency oscillations and its method

The invention belongs to the technical field of power system stability analysis, especially relates to a multi frequency oscillation oscillation center recognition system and method based on frequency characteristics, including data acquisition module, step / oscillation center across the judgment module, step / oscillation center position identification module and output module; the data acquisition module is used for collecting network the structure parameters, the system of the side bus frequency; step / oscillation center through discriminant discriminant module step / oscillation center is through, and then determine whether the T connection line within the scope of protection; the step / oscillation center position identification module in step / oscillation center across the discriminant criterion module through the phenomenon, i.e. step / oscillation center located in a side of the three end system, according to the characteristics of the side bus frequency changes with the rest of the both sides of the bus frequency changes in the opposite It identifies the position of the lost / oscillating center and sends the analysis results to the result output module.

【技术实现步骤摘要】
多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统及其方法
本专利技术属于电力系统稳定分析
，尤其涉及一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统及其方法。
技术介绍
当电力系统运行受到剧烈扰动时，系统中发电机无法保持相对稳定，将发生失步振荡，为防止造成电力系统的崩溃，一方面需要在失步断面将系统解列为若干子系统以保持稳定运行；另一方面，需要防止电网中的继电保护装置因振荡而误动从而扩大扰动影响范围。失步/振荡中心的准确定位和追踪是电力系统振荡研究的重要方面，可为电力系统失步解列装置提供重要参考依据，同时也是保护振荡闭锁的重要判断依据之一。随着电网运行规模日益扩大，区域电网之间联系愈加紧密，在电力系统中发生故障进而引发振荡时，失步/振荡中心也不再固定在线路上某一点，而可能在各区域电网之间移动。在多频振荡场景下，电气量变化规律等都有较大变化，传统基于两机系统模型的定位方法，对于多频振荡场景下失步/振荡中心移动的情形可能不再适用。目前关于振荡中心识别追踪方法的研究大多基于两机系统模型，且主要分为两类，一类是利用本地信息实现失步/振荡中心定位，如基于视在阻抗轨迹、视在阻抗角或的方法等，均能准确定位振荡中心。另一类是利用广域信息实现定位，目前，在基于两机系统模型振荡中心电气量频率特征的识别方法基础上，部分学者已经开展多频振荡场景下失步/振荡中心定位方法的研究，分析了多频振荡场景下的频率分布特征，并提出了失步中心的定位方法，然而假设条件为所有系统阻抗、线路阻抗均相等，与实际情况差异较大。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提出了一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统及其方法。系统包括：数据采集模块、失步/振荡中心穿越判别模块、失步/振荡中心位置识别模块和结果输出模块；所述数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内各侧母线频率；失步/振荡中心穿越判别模块判别失步/振荡中心是否发生穿越，进而判别是否在T接线路保护范围内；所述失步/振荡中心位置识别模块在失步/振荡中心穿越判别模块判别无穿越现象，即失步/振荡中心位于三端系统中某一侧时，根据该侧母线频率变化情况与其余两侧母线频率变化情况相反的特征，识别失步/振荡中心位置，并将分析结果发送至结果输出模块。方法包括以下步骤：步骤1：以三侧电源通过三条线路相连于一点O来构建三机等值系统模型；步骤2：根据各侧等效电源电势振荡初始时刻的相位关系来得到任意两侧等效电势的相角差；步骤3：根据基尔霍夫电流定律列出O点电流方程并推导得出各侧电流瞬时值表达式，并结合三角函数关系得到多机振荡场景下电流频率特征；步骤4：分析任意一点p的电流频率特征，获得多机振荡场景下电压频率特征，分析得出电压频率分布与电势相角、相对角速度、具体位置的关系；步骤5：根据电压频率连续变化过程得到振荡中心的偏移边界，偏移最远点为失步中心；步骤6：若某一母线处较其他母线频率变化剧烈，或母线两个相邻的频率变化段波形反向，则说明失步中心发生穿越，则无需进行振荡中心识别，反之则按步骤7进行识别；步骤7：检测各侧母线频率，若某两侧频率变化一致且与另一侧频率变化相反，则振荡中心出现在另一侧，并根据频率变化剧烈程度确定多机振荡场景下系统的振荡中心点位置。本专利技术的有益效果是：本专利技术提基于系统中任意一点的电压电流表达式，推导了其电压电流频率的函数表达式，分析了多机振荡场景下，系统中电压电流频率的变化情况及分布情况，并研究了系统频率分布与失步/振荡中心的关系，提出了一种基于系统母线频率变化情况的振荡中心识别追踪方案。基于DIgSILENT/PowerFactory的仿真结果表明，本专利技术所提出的方案能够有效追踪多频振荡系统振荡中心位置，可为失步解列及保护振荡闭锁奠定基础。附图说明图1是本专利技术提供的一种多频振荡场景下基于频率特征的振荡中心识别系统结构图。图2是本专利技术实施方式中的T接系统保护装置配置图。图3是本专利技术实施方式中的振荡初始时刻各侧等效电源电势相位关系。图4是本专利技术实施方式中的振荡中δ12趋近于0时各侧等效电源电势的相位关系。图5是本专利技术实施方式中的振荡中δ13趋近于0时各侧等效电源电势的相位关系。图6是本专利技术实施方式中的A侧各点频率变化图。图7是本专利技术实施方式中的振荡过程中ρA点电压波形图。图8是本专利技术实施方式中的B侧各点频率变化图。图9是本专利技术实施方式中的C侧各点频率变化图。图10是本专利技术实施方式中的母线处频率随功角的分布图。图11是本专利技术实施方式中的系统相对功角仿真曲线。图12是本专利技术实施方式中的子系统1侧电流。图13是本专利技术实施方式中的子系统2侧电流。图14是本专利技术实施方式中的子系统3侧电流。图15是本专利技术实施方式中的各侧系统母线处频率波动情况。图16是本专利技术实施方式中的监测点电压变化曲线。具体实施方式下面结合附图，对实施例作详细说明。图1是本专利技术提供的一种多频振荡场景下基于频率特征的振荡中心识别系统结构图，包括顺序相连的数据采集模块、失步/振荡中心穿越判别模块、失步/振荡中心位置识别模块和结果输出模块。图2为多频振荡等效三机系统模型，分别为母线1、母线2和母线3背侧等效电动势，Z1、Z2、Z3分别为背侧对应的等效系统阻抗，Z1O、Z2O和Z3O分别为母线1、母线2和母线3到O点的等值阻抗。R1、R2、R3分别代表各侧安装于母线侧或出线处的保护装置。分析过程中，规定电流由母线流向线路为正，设系统上下级元件阻抗角相等。图3为各侧等效电源电势振荡初始时刻的相位关系，ω为A侧电源的角频率，Δω12为B侧等效电势相对于A侧电源电势的角频率，Δω13为C侧等效电势相对于A侧电源电势的角频率。振荡过程中，若以A侧电源电势为参考，则任意时刻，B侧等效电势C侧等效电势相对于A侧等效电势的相角差分别为：式中，δ02和δ03分别为振荡初始时刻相对于的相角。A侧系统代表发电机G1所在线路与G1组成的系统，B侧系统为发电机G2所在线路与G2组成的系统，C侧系统为发电机G3所在线路与G3组成的系统。多频振荡场景下的电流频率特征：根据基尔霍夫电流定律列出O点电流方程如下：式中：为O点电压，ZAΣ＝Z1+Z1O为A侧系统综合阻抗，ZBΣ＝Z2+Z2O为B侧系统综合阻抗，ZCΣ＝Z3+Z3O为C侧系统综合阻抗。根据式(2)可得O点的电压相量表达式为：根据O点电压和各侧系统等值电势表达式，可推导出各侧系统电流相量。以A侧为例，A侧的电流表达式为：分析过程中设各侧电源电势为E，根据式(1)和(4)可以写出A侧电流的瞬时值表达式为：根据三角函数关系，可将式(5)改写为：由式(6)可知，多机振荡场景下电流的频率特征与两机振荡场景下电流的频率特征不同，电流频率不再是两侧电源频率的平均值，而是由一个幅值为频率为和一个幅值为频率为的两个电流分量叠加而成。结合式(5)和式(6)，对电流频率进行分析和讨论如下：1)当δ12趋近于0时，式(6)第一部分幅值也趋近于零，电流的主导频率为此时，系统各侧电势的相位关系如图4所示，可看作A侧与B侧电源相对于C侧电源的振荡。2)当δ13趋近于0时，式(6)第二部分幅值趋近于零，此时电流的主导频率为此时，系统各侧电势的相位关系如图5所示，可看作A侧与C侧电源相对于B侧电源的振荡。3)当δ2＝δ3时，即当B侧系统与C侧系统同步时，系统退化为两本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统，其特征在于，包括：数据采集模块、失步/振荡中心穿越判别模块、失步/振荡中心位置识别模块和结果输出模块；所述数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内各侧母线频率；失步/振荡中心穿越判别模块判别失步/振荡中心是否发生穿越，进而判别是否在T接线路保护范围内；所述失步/振荡中心位置识别模块在失步/振荡中心穿越判别模块判别无穿越现象，即失步/振荡中心位于三端系统中某一侧时，根据该侧母线频率变化情况与其余两侧母线频率变化情况相反的特征，识别失步/振荡中心位置，并将分析结果发送至结果输出模块。

【技术特征摘要】
1.一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别系统，其特征在于，包括：数据采集模块、失步/振荡中心穿越判别模块、失步/振荡中心位置识别模块和结果输出模块；所述数据采集模块用于采集网络结构参数、系统内各侧母线频率；失步/振荡中心穿越判别模块判别失步/振荡中心是否发生穿越，进而判别是否在T接线路保护范围内；所述失步/振荡中心位置识别模块在失步/振荡中心穿越判别模块判别无穿越现象，即失步/振荡中心位于三端系统中某一侧时，根据该侧母线频率变化情况与其余两侧母线频率变化情况相反的特征，识别失步/振荡中心位置，并将分析结果发送至结果输出模块。2.一种多频振荡下基于频率特征的振荡中心识别方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：以三侧电源通过三条线路相连于一点O来构建三机等值系统模型；步骤2：根据各侧等效电源...

【专利技术属性】
技术研发人员：马静，李沛，康文博，刘静，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京,11