一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法，属于电力系统监测技术领域。该系统包括数据采集模块、振荡模态参数计算模块、振荡模态筛选模块、自适应滤波计算模块、时间同步模块和数据传输模块六大部分。本发明专利技术解决了多模态相量及次/超同步相量数据的传输问题，通过对线路电流及节点电压进行定间隔采样；然后基于自适应监测、自适应滤波实现多模态相量的提取；构建实时数据传输协议，满足多模态相量的同步传输，而且通过动态监视振荡相量的个数，调整数据帧的长度，可以实现节约带宽的目的。

A multimode phasor monitoring and real-time data transmission system and method

【技术实现步骤摘要】
一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法
本专利技术属于电力系统监测
，具体涉及一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法，尤其涉及新能源并网后引起的多模态振荡相量的监测及实时数据传输系统及方法。
技术介绍
我国新能源与可再生能源资源丰富，大力发展风力和光伏等新能源发电是未来电网发展的趋势。风力发电及光伏发电一般经电力电子变流器并网，使新一代电力系统呈现出电力电子化趋势。电力系统的电力电子化给电网的运行带来可控性和灵活性的同时，也给电网的动态安全稳定及其控制都带来了前所未有的挑战。其中，电力电子变流器与电网之间相互作用，引发的多模态振荡成为威胁电力系统安全稳定运行的重要问题之一。构建电力系统多模态相量监测系统是掌握电网动态变化行为的重要手段，子站和主站之间的数据传输协议是保障多模态振荡及次/超同步相量监测系统正常运行的前提。《GB/T26865.2-2011电力系统实时动态监测系统第2部分：数据传输协议》规定了传统广域相量测量系统(WAMS)数据帧传输协议，但是由于传统PMU仅采集基波相量信息不涉及其它模态的信息(如，次同步、超同步、高频谐波相量等)。但电力电子变流器会引起电力系统振荡呈现出多模态的形式，因此需要构建多模态相量监测及实时数据传输系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法，该系统可将基波、次同步、超同步相量等都作为模态处理，从而能够保证基波相量、次同步、超同步相量等模态相量信息的同时传输；可根据需要选择是否上传除基波相量外的其它模态相量信息；当无次同步、超同步等振荡模态信息时可只上传基波相量信息，从而达到节约带宽的目的。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多模态相量监测及实时数据传输系统，包括：数据采集模块，用于通过定间隔对电压、电流进行采样；振荡模态参数计算模块，与数据采集模块相连，用于基于快速傅里叶变换进行计算得到振荡模态的初始振荡频率f0i和幅值A0i，i＝1,2，…，m，其中i表示第i个模态，m表示初步获取的总振荡模态个数；振荡模态筛选模块，与振荡模态参数计算模块相连，用于设定振荡模态幅值的门槛值Aset，当A0i＞Aset时，将第i个模态加入待处理集合，即筛选出幅值超过设定门槛的振荡模态，并根据频率f0i的大小进行排序，取其前n个振荡模态，n＜m；自适应滤波计算模块，与振荡模态筛选模块相连，用于分别对筛选出的n个模态进行自适应滤波计算，分离出各模态的频率、幅值和相位；时间同步模块，与自适应滤波计算模块相连，用于采用IRIG-B码对时方式进行时间同步，对获取的各模态数据进行时标时间同步；数据传输模块，与时间同步模块相连，用于通过时间同步模块同步的数据同步传输至监控系统；其中，所述的模态包括基波相量、次同步、超同步及高频谐波和间谐波相量。进一步，优选的是，采用频率为9600Hz。进一步，优选的是，自适应滤波计算是对初始频率f0进行带通滤波和带阻滤波。进一步，优选的是，自适应滤波计算模块为二阶无限冲激响应数字滤波器。进一步，优选的是，同步对时误差精度控制在±1μs范围内。进一步，优选的是，传输至监控系统采用的实时数据传输规约如表1所示：表1实时数据传输规约本专利技术同时提供一种多模态相量监测及实时数据传输方法，采用上述多模态相量监测及实时数据传输系统，包括如下步骤：步骤(1)，数据采集：通过定间隔对电压、电流进行采样；步骤(2)，多模态相量数据提取：基于快速傅里叶变换进行计算得到振荡模态的初始振荡频率f0i和幅值A0i，i＝1,2，…，m，其中i表示第i个模态，m表示初步获取的总振荡模态个数；设定振荡模态幅值的门槛值Aset，当A0i＞Aset时，将第i个模态加入待处理集合，即筛选出幅值超过设定门槛的振荡模态，并根据频率f0i的大小进行排序，取其前n个振荡模态，n＜m；分别对筛选出的n个模态进行自适应滤波计算，分离出各模态的频率、幅值和相位，得到各模态相量数据；步骤(3)，多模态相量数据实时传输：采用IRIG-B码对时方式进行时间同步，对获取的各模态数据进行时标时间同步，之后进一步将其同步传输至监控系统。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：本专利技术提出了一种多模态相量监测及实时数据传输系统及方法，包括多模态振荡相量监测系统子站和主站之间实时数据传输的数据格式及传输方法，本专利技术方法可以同时实现基波及多模态振荡相量数据的实时传输，适用于多模态振荡相量实时监测系统主站之间及主站和子站之间的实时数据的传输。该方法解决了多模态相量数据的传输问题，其优点在于：将基波、次同步、超同步及高频谐波相量都作为模态处理，从而能够保证基波、次同步、超同步相量等多模态相量信息的同时传输；可根据需求选择是否上传除基波相量外的其它模态相量信息；当无次同步、超同步、高频谐波等振荡模态信息时可只上传基波相量信息，从而达到节约带宽的目的。附图说明图1为本专利技术多模态相量监测及实时数据传输系统的结构示意图；其中，101、数据采集模块；102、振荡模态参数计算模块；103、振荡模态筛选模块；104、自适应滤波计算模块；105、时间同步模块；106、数据传输模块。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的详细描述。本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限定本专利技术的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用材料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。如图1所示，一种多模态相量监测及实时数据传输系统，包括：数据采集模块101，用于通过定间隔对电压、电流进行采样；振荡模态参数计算模块102，与数据采集模块101相连，用于基于快速傅里叶变换进行计算得到振荡模态的初始振荡频率f0i和幅值A0i，i＝1,2，…，m，其中i表示第i个模态，m表示初步获取的总振荡模态个数；振荡模态筛选模块103，与振荡模态参数计算模块102相连，用于设定振荡模态幅值的门槛值Aset，当A0i＞Aset时，将第i个模态加入待处理集合，即筛选出幅值超过设定门槛的振荡模态，并根据频率f0i的大小进行排序，取其前n个振荡模态，n＜m；自适应滤波计算模块104，与振荡模态筛选模块103相连，用于分别对筛选出的n个模态进行自适应滤波计算，分离出各模态的频率、幅值和相位；时间同步模块105，与自适应滤波计算模块104相连，用于采用IRIG-B码对时方式进行时间同步，对获取的各模态数据进行时标时间同步；数据传输模块106，与时间同步模块105相连，用于通过时间同步模块105同步的数据同步传输至监控系统；其中，所述的模态包括基波相量、次同步、超同步相量及高频谐波和间谐波相量。As本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多模态相量监测及实时数据传输系统，其特征在于，包括：/n数据采集模块（101），用于通过定间隔对电压、电流进行采样；/n振荡模态参数计算模块（102），与数据采集模块（101）相连，用于基于快速傅里叶变换进行计算得到振荡模态的初始振荡频率

【技术特征摘要】
1.一种多模态相量监测及实时数据传输系统，其特征在于，包括：
数据采集模块（101），用于通过定间隔对电压、电流进行采样；
振荡模态参数计算模块（102），与数据采集模块（101）相连，用于基于快速傅里叶变换进行计算得到振荡模态的初始振荡频率f0i和幅值A0i，i=1,2，…，m，其中i表示第i个模态，m表示初步获取的总振荡模态个数；
振荡模态筛选模块（103），与振荡模态参数计算模块（102）相连，用于设定振荡模态幅值的门槛值Aset，当A0i＞Aset时，将第i个模态加入待处理集合，即筛选出幅值超过设定门槛的振荡模态，并根据频率f0i的大小进行排序，取其前n个振荡模态，n＜m；
自适应滤波计算模块（104），与振荡模态筛选模块（103）相连，用于分别对筛选出的n个模态进行自适应滤波计算，分离出各模态的频率、幅值和相位；
时间同步模块（105），与自适应滤波计算模块（104）相连，用于采用IRIG-B码对时方式进行时间同步，对获取的各模态数据进行时标时间同步；
数据传输模块（106），与时间同步模块（105）相连，用于通过时间同步模块（105）同步的数据同步传输至监控系统；
其中，所述的模态包括基波相量、次同步、超同步相量及高频谐波和间谐波相量。


2.根据权利要求1所述的多模态相量监测及实时数据传输系统，其特征在于，采用频率为9600Hz。


3.根据权利要求1所述的多模态相量监测及实时数据传输系统，其特征在于，自适应滤波计算是对初始频率f...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢小荣，吴琛，马宁宁，段荣华，程光影，黄伟，程旻，张杰，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：云南;53