一种次/超同步振荡在线监测方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种次/超同步振荡在线监测方法和装置，先对获取的三相电流信号进行插值处理；然后计算插值处理后的电流在各频段的幅值；最后基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，实时性强，而且频率分辨率高。本发明专利技术提供的技术方案测量频段范围宽，电流整定值以及次/超同步振荡电流总含量百分比整定值可以针对不同的应用场景进行灵活整定，能够为调度主站的监测提供指导和参考，为其进后针对性的分析和控制提供支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种次/超同步振荡在线监测方法和装置
本专利技术涉及电力自动化
，具体涉及一种次/超同步振荡在线监测方法和装置。
技术介绍
随着大规模可再生能源开发利用和智能电网的发展，我国当前已建成世界上服务人口最多、覆盖范围最广、输电电压等级最高、容纳可再生能源最多的超大规模复杂互联电力系统，并在电源、电网和负荷各环节均呈现明显电力电子化特征。截止到2015年底，电源侧风电并网容量达到12900万千瓦，光伏发电装机容量达到4318万千万，均居世界第一。在西北等地区新能源发电装机容量占总装机容量的比例已超过26.2％。电网侧已建成3条±800kV直流特高压输电线路，运行的直流线路超过20条，西电东送总容量达4亿千万左右。同时，统一潮流控制器(Unifiedpowerflowcontroller，UPFC)、静止同步补偿器(StaticSynchronousCompensator，STATCOM)、可控串联补偿电容器(ThyristorControlledSeriesCompensation，TCSC)等新型电力电子装备不断投入运行，电网谐波干扰、次同步振荡等扰动现象更加频繁，电网的谐波呈现宽频域的趋势，亟需提高电网对不同频率扰动分量的监测能力，降低电网运行风险。传统发电厂内部配备了次同步振荡监测与控制装置，但其监测的范围仅仅是针对发电机组。但随着大量电力电子设备的应用，尤其是风电等新能源大规模并网，给电网注入了大量次同步/超同步振荡信号，对于这些次同步/超同步振荡信号，现有技术中的次同步振荡监测与控制装置无法对其进行检测。因为电网现有的测量往往局限于工频信号以及工频信号整数倍的高次谐波信号，而对于次/超同步振荡信号，现有的次同步振荡监测与控制装置往往会直接将其滤除，无法对其进行监测。变电站内的测控装置仅能测量稳态下的电压和电流量，且仅达到13次谐波分量的测量；同步相量测量单元(phasorMeasureUnit，PMU)主要用于监测45-55Hz范围内工频信号的幅值和相角，无法针对低频振荡信号和次/超同步振荡信号、13次谐波以上的高次谐波信号进行测量。电能质量装置虽然能够监测高次谐波，但主要应用于中低压的配电网，应用于高压输电网的设备较少，且现有的电能质量监测装置只能测量50次谐波(2.5kHz)，也无法满足大量电力电子设备给电网带来的大量间谐波信号的测量和分析需求。2015年7月1日，西北电网大规模风电/光伏汇集区域发现10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、110Hz等大量次/超同步频率分量，并在新能源场站内部、35kV、330kV和750kV等5个电压等级电网中传播，最终导致300多公里外特高压天中直流送端3台660MW发电机因轴系次同步扭振动作跳闸，整个西北电网频率降低至49.91Hz，严重威胁系统安全运行。这一事件的发生机理、传播路径、分析控制方法等至今尚无清晰结论，迫切需要开展适应次/超同步振荡的在线监测技术研究，为其理论分析和研究提供现场真实有效的实测数据。现有技术中次/超同步振荡的预警和监测通过PMU实现，即通过PMU对电网的功率进行监测，一旦发现功率波动达到限值，则启动次/超同步振荡告警传输给广域监测系统(WideAreaMeasurementSystem，WAMS)，WAMS再召唤相关的录波文件进行分析，并针对次/超同步振荡的区域进行控制。现有技术中的次/超同步振荡都是离线方式，即WAMS或者同类装置发出异常告警，由WAMS进行告警确认及振荡分析，然后再进行控制操作，整个流程耗时较长，无法快速检测次/超同步振荡的频率和幅值。与此同时，也有通过在PMU增加频谱分析功能测量次同步振荡信号的频率和幅值，但该方法进行次同步振荡信号的计算会对基波电压的相角产生影响，影响工频相量的测量精度，且测量计算的时间较长，实时性较差。而且该方法测量范围较窄，只能测量50Hz以内的次同步振荡信号，而对于高于50Hz的超同步振荡信号无法测量。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中监测过程耗时长、无法在线监测、实时性差以及频率分辨率低的不足，本专利技术提供一种次/超同步振荡在线监测方法和装置，先对获取的三相电流信号进行插值；然后计算插值后的电流在各频段的幅值；最后基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，能够实现在线监测，实时性强，而且频率分辨率高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采取如下技术方案：一方面，本专利技术提供一种次/超同步振荡在线监测方法，包括：对获取的三相电流信号进行插值处理；计算插值处理后的电流在各频段的幅值；基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。所述三相电流信号的获取，包括：采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。所述对获取的三相电流信号进行插值处理，包括：按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；根据频谱监测需求设置插值数据点数；基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。所述计算插值处理后的电流在各频段的幅值，包括：基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电流在各频段的幅值；按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。所述对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新，如下式：其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。所述基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测，包括：基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；若是，且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；否则，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。所述基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限，包括：将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。所述基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，包括：按下式计算电流总含量百分比：其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：k为整数Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：k为整数基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，包括：对获取的三相电流信号进行插值处理；计算插值处理后的电流在各频段的幅值；基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。

【技术特征摘要】
1.一种次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，包括：对获取的三相电流信号进行插值处理；计算插值处理后的电流在各频段的幅值；基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。2.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述三相电流信号的获取，包括：采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。3.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述对获取的三相电流信号进行插值处理，包括：按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；根据频谱监测需求设置插值数据点数；基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。4.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述计算插值处理后的电流在各频段的幅值，包括：基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值后的电流在各频段的幅值；按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。5.根据权利要求4所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新，如下式：其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。6.根据权利要求5所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测，包括：基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；若是，且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；否则，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。7.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限，包括：将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。8.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，包括：基于电流总含量百分比，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限；所述电流总含量百分比按下式计算：其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为次同步振荡电流总含量，按下式确定：i＝2.5+k*0.5，k为整数Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：i＝55+k*0.5,0≤k≤80,100≤k≤180，k为整数。9.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述电流幅值越限持续时间的确定，包括：若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。10.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述电流总含量百分比越限持续时间的确定，包括：若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。11.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述进行告警和录波，包括：告警开始后，对三相电流信号、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。12.一种次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，包括：插值模块，用于对获取的三相电流信号进行插值处理；计算模块，用于计算插值处理后的电流在各频段的...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊陈，姚建国，倪益民，赵国庆，任辉，孔涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司，南京市嘉隆电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32