一种电力系统的振荡辨识的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种电力系统的振荡辨识的方法和装置。所述方法，包括：在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比。

【技术实现步骤摘要】
一种电力系统的振荡辨识的方法和装置
本专利技术涉及电力系统领域，尤其涉及一种电力系统的振荡辨识的方法和装置。
技术介绍
电力系统在正常运行过程中受到扰动或运行状态改变，可能产生各种振荡，振荡往往持续十几秒甚至几分钟。电力系统的运行状态与其产生的振荡特性紧密相关。跨区域互联电网的长输电线在重载条件下易发生功率振荡，大量双馈风力发电机为主的大规模风力发电与输电通道串联补偿器同时工作的条件下易发生仅包含次同步分量的次同步振荡，大量永磁风力发电机为主的大规模风力发电在通过弱输电通道连接电网的条件下易发生次同步分量与超同步分量耦合的次同步振荡。电力系统广域测量系统为电力系统的动态监测提供了有效手段。广域测量系统的测量数据是同步相量数据，同步相量数据的采样率通常为二倍电力系统额定频率，可实现电力系统动态过程的有效监测。但是，由于同步相量数据仅包含对应基波频率的基波相量，在电力系统中出现振荡时，振荡分量仅由于频谱泄露而出现在基波相量中，因此同步相量数据中虽然包含振荡信息，但不能根据同步相量数据的频谱分析结果直接计算出电力系统的振荡分量。目前已有的基于同步相量的电力系统振荡辨识方法，主要存在的技术问题表现在：一方面，针对同步相量数据进行频谱分析时，为保证足够高的频谱分辨率而不得不采用较大的数据窗，导致振荡辨识的实时性较差，例如为保证0.1Hz的频谱分辨率，则至少需要10秒长度的数据窗；进一步的，振荡辨识实时性差将导致辨识结果的变差，因为数据窗长度越大则电力系统的振荡模式越可能变化。另一方面，已有的基于同步相量的电力系统振荡辨识方法仅能辨识出频率和幅值，而不能辨识出相位，尤其是当振荡过程包含正的或负的阻尼比，即衰减因子时，更加难以辨识出衰减因子的影响而进一步严重影响辨识的准确性。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种电力系统的振荡辨识的方法和装置，具有更好的实时性。一种电力系统的振荡辨识的方法，包括：在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；所述电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比为所述电力系统的振荡进行辨识的结果。一种电力系统的振荡辨识的装置，包括：第一分析单元，在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；构建单元，针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；第一求解单元，求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；第二求解单元，基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；辨识结果单元，所述电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比为所述电力系统的振荡进行辨识的结果。由上述本专利技术的实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例中，使用的傅里叶频谱分析数据窗长度小具有更好的实时性，频谱结果差分化克服了数据窗小导致的频谱混叠，可辨识出二倍额定频率以内的多对次同步分量和超同步分量的幅值、相位、频率和阻尼比。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的电力系统振荡辨识方法的一种实施例的处理流程图；图2为本专利技术提供的基于同步相量频谱差分分析的电力系统振荡辨识方法的一种实施例的处理流程图；图3为本专利技术提供的基于同步相量频谱差分分析的电力系统振荡辨识方法的第二种实施例的同步相量数据序列示意图；图4为本专利技术提供的基于同步相量频谱差分分析的电力系统振荡辨识方法处理流程中的复数域傅里叶变换频谱分析结果示意图；图5为本专利技术提供的基于同步相量频谱差分分析的电力系统振荡辨识方法处理流程中的复数域傅里叶变换频谱分析结果第一对次同步与超同步分量的结果示意图；图6为本专利技术提供的基于同步相量频谱差分分析的电力系统振荡辨识方法处理流程中的复数域傅里叶变换频谱分析结果第二对次同步与超同步分量的结果示意图。图7为本专利技术提供的电力系统振荡辨识装置的一种实施例的连接示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。如图1所示，为本专利技术所述的一种电力系统的振荡辨识的方法，包括：步骤11，在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；步骤12，针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；步骤13，求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；步骤14，基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；步骤15，将所述电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比，作为对所述电力系统的振荡进行辨识的结果。其中，所述在给定的电力系统的同步相量数据序列中选取用于振荡辨识的同步相量数据窗，对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果包括：在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力系统的振荡辨识的方法，其特征在于，包括：/n在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；/n针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；/n求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；/n基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；/n所述电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比为对所述电力系统的振荡进行辨识的结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种电力系统的振荡辨识的方法，其特征在于，包括：
在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗；对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果；
针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组；
求解所述次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立的方程组，获得次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；
基于所述多对次同步和超同步振荡频谱信息，通过多次计算，获得电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比；
所述电力系统振荡中的各次同步分量和超同步分量的频率、幅值、相位和阻尼比为对所述电力系统的振荡进行辨识的结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在给定的电力系统的同步相量数据序列中选取用于振荡辨识的同步相量数据窗，对所述同步相量数据窗进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得包含多对次同步和超同步振荡频谱信息的同步相量数据的复数域频谱分析结果包括：
在给定的电力系统的同步相量数据序列中，选取用于振荡辨识的同步相量数据窗k＝1,…,K，其中K为复数域傅里叶变换频谱分析的数据窗的数据点数，同步相量数据的采样频率为fS，通过如下公式进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得同步相量数据的复数域频谱分析结果m＝1,…,M且M＝K，



结果对应的频率f根据如下公式确定；



所述的复数域傅里叶变换频谱分析的数据窗的时间长度为K/fS。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对一对次同步和超同步振荡频谱信息，构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组的步骤包括：
构建次同步分量和超同步分量与频谱差分结果联立方程组，如下公式所示：



其中，“*”标记表示复数共轭，函数Q和D为如下公式所示



N为同步相量计算中傅里叶变换数据窗的数据点数，K为复数域傅里叶变换频谱分析的数据窗的数据点数，f0为电力系统基波分量频率，fS为同步相量数据的采样频率且fS＝2f0，M为同步相量数据的复数域频谱分析结果的个数，m1、m2、m3、m4为同步相量数据的复数域频谱分析结果的索引；
m1、m2、m3、m4的取值如下公式，



其中，mk的取值为同步相量数据的复数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张放，刘军，王小君，和敬涵，许寅，吴翔宇，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11