一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法技术

本发明专利技术公开了一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，通过提取大规模风电输出系统中发生次同步振荡时各母线电压和线路的各相电流的所有振荡模式，并且对每个振荡模式进行滤波分离，进而对振荡分量进行提取和辨识，以得到其中的频率信息。然后按照对应模态下的次同步振荡频率分布作为振荡路径的判定条件，最后给出了路径判定的判据，从而得到次同步振荡的传播路径。

【技术实现步骤摘要】
一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法
本专利技术属于电力系统
，更为具体地讲，涉及一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法。
技术介绍
根据国家规划，到2020年我国风光发电装机容量将达到3.2亿千瓦，其中2亿千瓦位于“三北”地区。为解决“三北”地区可再生能源消纳问题，已建、在建和规划建设特高压直流外送通道8条，目前和将来一段时间大基地、直流送出将是我国可再生能源开发利用的主导形式。可再生能源发电基地直流外送系统中风光等变流电源占比高、数量大、接入同步电网逐级弱化且依赖直流通道实现电力外送，导致两大系统稳定问题突出，其一是正常运行时宽频带、多形态功率振荡频发，其二是交流系统故障、直流闭锁及可再生能源波动时系统暂态稳定性恶化。这两个问题严重威胁系统的安全稳定运行，制约可再生能源的高效消纳和直流外送。可再生能源发电基地直流外送系统的稳定控制问题是一个世界性难题，国内外研究尚处于起步阶段，亟需开展建模、分析与控制方面的基础研究，构建新的理论与方法体系。例如文献“LiuH.,XieX.,HeJ.,ETAL.:‘Sub-synchronousinteractionbetweendirect-drivePMSGbasedwindfarmsandweakACnetworks’,IEEETrans.PowerSyst.,2017,32,pp.4708–4720”提出了一种dq坐标系下针对风电场直流外送系统的阻抗模型分析方法。首先分析了各参数对控制参数对次同步振荡特性的影响，、然后基于小信号模型和阻抗模型对系统稳定性进行了分析，但并未对实际系统中存在的次同步振荡传播路径问题加以研究及分析。该文章中基于阻抗模型得到的次同步振荡特性在另一种运行条件及扰动下可能产生误差，因此难以保证次同步振荡中的特征的有效性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，通过对次同步振荡各分量进行提取和辨识，以得到其中的频率信息，然后按照对应模态下的次同步振荡频率得到次同步振荡的传播路径。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、设计格栅式滤波器组；根据分析需要，将待分析的次/超同步振荡频带范围按照1Hz的带通宽度进行划分，得到n个子频带，然后设计n个带宽间隔为1Hz的带通滤波器，再将这些带通滤波器并列，构成格栅式滤波器组；(2)、采样电流/电压信号的前置滤波；设计50Hz带阻滤波器，衰减系数大于40dB；利用带阻滤波器对高比例可再生能源系统内的电流/电压信号进行滤波；(3)、提取次/超同步振荡分量；(3.1)、将滤波后的电流/电压信号输入至格栅式滤波器组；(3.2)、计算单一带通滤波器的最大峰值；在时间窗T内，设第i个带通滤波器的输出序列为BPFi(1),BPFi(2),…,BPFi(N)，找出输出序列的最大峰值，记为：Mi(T)，其中，N为时间窗T内第i个带通滤波器的输出点数；(3.3)、获取格栅式带通滤波器组最大峰值序列；同理，获取其他带通滤波器在时间窗T内输出序列的最大峰值，形成最大峰值序列，记为：M1(T),M2(T),…Mi(T),…,Mn(T)；(3.4)、获取极值点序列；设置幅值阈值，将最大峰值序列中幅值大于幅值阈值的最大峰值点记为极值点，将所有的极值点形成极值点序列，记为：j＝1,2,…,m，m≤n；(3.5)、输出次/超同步振荡分量；根据极值点序列，选出每个极值点对应的带通滤波器，再将带通滤波器输出数据作为次/超同步振荡分量；(4)、采用改进的过零点测频计算次同步振荡频率；(4.1)、从m个带通滤波器随机选择一个带通滤波器，该带通滤波器的中心频率为f0，则选取过零点测频的时间窗为T0＝ρfs/f0，其中，ρ为时间窗的长度，ρ≥4，fs为电流/电压信号的采样频率；(4.2)、在时间窗T0内，第一个上升沿过零点前的采样点序号为tk1，对应的采样值为Samplek1，第一个上升沿过零点后的采样点序号为tk2，对应的采样值为Samplek2；第二个上升沿过零点前的采样点序号为tk3，对应的采样值为Samplek3；第二个上升沿过零点后的采样点序号为tk4，对应的采样值为Samplek4；(4.3)、计算过零点时刻计算第一个过零点到tk2的时间T1为：同理，计算第二个过零点到tk4的时间T2为计算采样点tk2和采样点tk3之间的时间T3为：计算第一个过零点和第二个过零点之间的时间间隔Ts：Ts＝T1+T2+T3(4.4)、计算次同步振荡频率fsso为：(5)、判定振荡传播路径(5.1)、定义线路集合；将高比例可再生能源系统中所有线路进行编号，其中，一端连接风电场的线路构成集合记为：W＝[w1,w2,…,wp]，wp表示连接风电场的第p根线路，普通线路构成集合记为：L＝[l1,l2,…,lq],lq表示第q根普通线路；(5.2)、设次同步振荡频率fsso的振荡线路集合为Path，其中，Path包含一端连接有风电场的线路集合Wsso＝[w1,w2,…,wx]，Wsso∈W，x≤p，以及普通线路集合Lsso＝[l1,l2,…,ly，Lsso∈L，y≤q；(5.3)、定义待连接线路集合C，C∈Wsso；取C＝w1，在Path中寻找除集合C外所有与线路w1两端有共同端点的线路，形成线路集合P1；同理，取C＝w2时，形成线路集合P2；然后以此类推，当C＝wx时，形成线路集合Px；(5.4)、将x各线路集合P1,P2,…,Px求并集，作为次同步振荡频率fsso的振荡传播路径。本专利技术的专利技术目的是这样实现的：本专利技术一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，通过提取大规模风电输出系统中发生次同步振荡时各母线电压和线路的各相电流的所有振荡模式，并且对每个振荡模式进行滤波分离，进而对振荡分量进行提取和辨识，以得到其中的频率信息。然后按照对应模态下的次同步振荡频率分布作为振荡路径的判定条件，最后给出了路径判定的判据，从而得到次同步振荡的传播路径。同时，本专利技术一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法还具有以下有益效果：(1)、所构建的格栅式滤波器组可以实现次/超同步频段全覆盖，避免了信号频率成分的丢失及泄露。(2)、在振荡分量的辨识上，传统的做法是基于傅里叶变换或者修正的傅里叶变换算法实现信号的相位、频率计算在本算法中采用改进的过零点测频的方式进行频率计算；其中，选取过零点测频方法的原因基于两点：一是在幅值波动的情况下，过零点检测仅和频率相关，能够直接反应信号频率的变化，且算法简单，易于在装置上实现；二是过零点比较算法虽然易于受噪声干扰，但是处理的信号是经过窄带带通滤波器深度滤波的信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)、设计格栅式滤波器组；/n根据分析需要，将待分析的次/超同步振荡频带范围按照1Hz的带通宽度进行划分，得到n个子频带，然后设计n个带宽间隔为1Hz的带通滤波器，再将这些带通滤波器并列，构成格栅式滤波器组；/n(2)、采样电流/电压信号的前置滤波；/n设计50Hz带阻滤波器，衰减系数大于40dB；利用带阻滤波器对高比例可再生能源系统内的电流/电压信号进行滤波；/n(3)、提取次/超同步振荡分量；/n(3.1)、将滤波后的电流/电压信号输入至格栅式滤波器组；/n(3.2)、计算单一带通滤波器的最大峰值；/n在时间窗T内，设第i个带通滤波波器的输出序列为BPF

【技术特征摘要】
1.一种通过次/超同步振荡频率判定振荡传播路径的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、设计格栅式滤波器组；
根据分析需要，将待分析的次/超同步振荡频带范围按照1Hz的带通宽度进行划分，得到n个子频带，然后设计n个带宽间隔为1Hz的带通滤波器，再将这些带通滤波器并列，构成格栅式滤波器组；
(2)、采样电流/电压信号的前置滤波；
设计50Hz带阻滤波器，衰减系数大于40dB；利用带阻滤波器对高比例可再生能源系统内的电流/电压信号进行滤波；
(3)、提取次/超同步振荡分量；
(3.1)、将滤波后的电流/电压信号输入至格栅式滤波器组；
(3.2)、计算单一带通滤波器的最大峰值；
在时间窗T内，设第i个带通滤波波器的输出序列为BPFi(1),BPFi(2),…,BPFi(N)，找出输出序列的最大峰值，记为：Mi(T)，其中，N为时间窗T内第i个带通滤波器的输出点数；
(3.3)、获取格栅式带通滤波器组最大峰值序列；
同理，获取其他带通滤波器在时间窗T内输出序列的最大峰值，形成最大峰值序列，记为：M1(T),M2(T),…Mi(T),…,Mn(T)；
(3.4)、获取极值点序列；
设置幅值阈值，将最大峰值序列中幅值大于幅值阈值的最大峰值点记为极值点，将所有的极值点形成极值点序列，记为：j＝1,2,…,m，m≤n；
(3.5)、输出次/超同步振荡分量；
根据极值点序列，选出每个极值点对应的带通滤波器，再将带通滤波器输出数据作为次/超同步振荡分量；
(4)、采用改进的过零点测频计算次同步振荡频率；
(4.1)、从m个带通滤波器随机选择一个带通滤波器，该带通滤波器的中心频率为f0，则选取过零点测频的时间窗为T0＝ρfs/f0，其中，ρ为时间窗的长度，ρ≥4，fs为电流/电压信号的采样频率；
(4.2)、在时间窗T0内，第一个上升沿过零点前的采样点序号为tk1，对应的采样值为Samplek...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄琦，宫彦，蔡东升，李坚，马钺，张锋，亢朋朋，王衡，樊国伟，
申请(专利权)人：电子科技大学，国网新疆电力有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51