一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法及系统，其中方法包括：获取电网实时状态数据和电源管理单元PMU数据，基于电网实时状态数据和所述电源管理单元PMU数据进行电网割集在线搜索，获取多个电网割集；对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算和振荡方向判别，获取计算出的振荡能量和判断出的振荡方向；基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法及系统
本专利技术涉及电力系统在线安全稳定计算分析
，更具体地，涉及一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法及系统。
技术介绍
电力系统机电功率振荡是指系统受到扰动后，同步运行的发电机转子间相对摇摆，导致系统中出现功率、电压、频率等电量不同程度振荡的现象，此类振荡与发电机转子特征量(角度、速度)强相关，振荡频率一般在0.02-2.5Hz范围内。在已经发生的功率振荡事故中，既有由于系统阻尼不足引起的弱阻尼甚至负阻尼振荡，也有持续的周期性小扰动所引起的强迫振荡。振荡通常是由连锁故障或设备异常引起，很难及时发现振荡源与振荡起因，在缺乏有效阻尼的情况下，振荡会长时间存在，并有可能发散。国内外多次大停电事故，或直接跟低频振荡有关，或在大停电演化的某个阶段出现(如1996年8月美国西部电网大停电、2003年8月美加大停电)。电力系统连锁故障与发生振荡时，电网及电厂运行人员往往面临监控系统提供的海量信息，只能依靠经验判断，或者束手无策，容易导致其他相继系统故障，造成巨大的经济损失和社会影响。机电振荡问题是我国电网互联过程的突出难题。实际系统中也发生了一些由周期性负荷或扰动引发的功率振荡现象，这类低频振荡难以采用传统的负阻尼理论进行解释，因而引起了越来越多研究人员的关注，并开展了电力系统强迫功率振荡方面的研究。这些研究表明，持续的周期性小扰动会引发电力系统强迫功率振荡，当扰动频率接近系统固有频率时会引起系统共振，导致大幅度的功率振荡，或称为共振机理的低频振荡。强迫功率振荡的表现形式类似于负阻尼低频振荡，如何根据振荡的特征，辨别负阻尼低频振荡和强迫功率振荡，如何快速对扰动源进行定位，降低振荡带来的风险是我们亟待解决的问题。我国电力系统面临的机电振荡问题主要有三方面的特征。一是一体化特征。从就近周边联网的互联电网，逐渐向紧密网架连接的统一电网发展，电气联系更加紧密、各级电网相互影响、相互作用进一步增强。局部问题导致全网振荡的规律愈加明显。二是电网运行方式变化引起功率振荡的风险增大，高电压、远距离、大容量送电，使得局部电网、主要送电通道设备和重要电源的变化将导致系统总体特性发生明显改变，由电网运行方式“N-1”或“N-2”引起连锁故障导致系统振荡的风险增大。三是控制系统异常引起低频振荡案例明显增加。电力系统阻尼控制高度依赖控制系统，发电机的励磁、调速控制技术不断更新，大容量直流输电，静止无功补偿器(SVC)，无功发生器(SVG)等电力电子设备得到广泛应用，控制系统的异常(或称隐形故障)导致的电力系统振荡案例呈现明显增长的趋势。基于PMU的广域测量系统(WAMS)可以从变量的过渡过程中直接抽取系统的动态特性。目前，WAMS在我国获得广泛应用，已经覆盖了95％以上的500kV变电站。WAMS系统能够快速测量发电机线路、母线相关的轨迹(功率、内电势、功角、角速度、电压、频率、相位等)，并能以少量时滞将信息传送到中心站。可用于功率实时监测，数学模型及参数的校核、低频振荡特征提取，振荡模式识别。基于WAMS的电力系统振荡辨识与控制的相关技术得到快速发展。另一方面，在线安全安全稳定评估系统(DSA)可对当前运行断面进行在线动态安全分析，具备了安全预警功能，根据电网实时运行状态、基于确定性的模型、参数与预想故障，采用隐式积分与特征根计算方法(QR法和隐式重启动的Arnoldi算法)进行动态稳定性分析，给出当前运行方式下系统存在的低频振荡模式，给出阻尼比和振荡频率。因此，需要借鉴国内外电力系统振荡事故的经验和教训，全面深入地研究电力系统振荡的演化规律，充分利用先进的电网广域信息系统与在线实时仿真与控制的手段，将复杂的振荡过程定量化、直观化，实现“振荡源”的及时准确定位与有效控制。实现电力系统振荡的“即测、即辨、即控”的目标，对于确保电网的安全稳定运行，具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术技术方案提供一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法及系统，以解决如何识别低频振荡扰动源的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法，所述方法包括：获取电网实时状态数据和电源管理单元PMU数据，基于电网实时状态数据和所述电源管理单元PMU数据进行电网割集在线搜索，获取多个电网割集；对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算和振荡方向判别，获取计算出的振荡能量和判断出的振荡方向；基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别。优选地，所述电网割集包括：省间断面割集、省内分区间断面割集、厂站割集。优选地，所述对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算，包括：基于电网割集的多个线路，获取多个线路成员从当前时刻往前预设多个时刻的电源管理单元PMU数据，所述电源管理单元PMU数据包括线路的有功功率P和频率f，相邻电源管理单元PMU数据时刻间距为预设时间间隔；记算预设多个时刻线路的平均有功功率Pavg和平均频率favg；Pi为第i个时刻的功率；fi为第i个时刻的频率；计算线路的振荡能量E:电网割集i的振荡能量为其线路成员振荡能量之和:Em为线路m的振荡能量。优选地，所述基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别，包括：统计多个电网割集中每个电网割集的振荡能量的最大值Emax，判断所述振荡能量的最大值Emax是否大于设定的振荡能量阈值Elfo；当所述振荡能量的最大值Emax大于设定的振荡能量阈值Elfo时，则判断当前电网发生了振荡，继续对低频振荡扰动源进行识别；当省间断面割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在省内；当省间断面割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在省外。优选地，当低频振荡扰动源在省内时，判断省内分区间断面割集的振荡能量，包括：当所述省内分区间断面割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在省内分区内；当所述省内分区间断面割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在省内分区外。优选地，当低频振荡扰动源在省内分区内时，判断省内分区内的厂站割集的振荡能量，包括：当厂站割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在厂站内；当厂站割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在厂站外。基于本专利技术的另一方面，本专利技术提供一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识系统，所述系统包括：获取单元，用于获取电网实时状态数据和电源管理单元PMU数据，基于电网实时状态数据和所述电源管理单元PMU数据进行电网割集在线搜索，获取多个电网割集；计算单元，用于对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算和振荡方向判别，获取计算出的振荡能量和判断出的振荡方向；识别单元，用于基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别。优选地，所述电网割集包括：省本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法，所述方法包括：/n获取电网实时状态数据和电源管理单元PMU数据，基于电网实时状态数据和所述电源管理单元PMU数据进行电网割集在线搜索，获取多个电网割集；/n对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算和振荡方向判别，获取计算出的振荡能量和判断出的振荡方向；/n基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨识方法，所述方法包括：
获取电网实时状态数据和电源管理单元PMU数据，基于电网实时状态数据和所述电源管理单元PMU数据进行电网割集在线搜索，获取多个电网割集；
对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算和振荡方向判别，获取计算出的振荡能量和判断出的振荡方向；
基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别。


2.根据权利要求1所述的方法，所述电网割集包括：省间断面割集、省内分区间断面割集、厂站割集。


3.根据权利要求2所述的方法，所述对多个电网割集中的每个电网割集进行振荡能量计算，包括：
基于电网割集的多个线路，获取多个线路成员从当前时刻往前预设多个时刻的电源管理单元PMU数据，所述电源管理单元PMU数据包括线路的有功功率P和频率f，相邻电源管理单元PMU数据时刻间距为预设时间间隔；
记算预设多个时刻线路的平均有功功率Pavg和平均频率favg；






Pi为第i个时刻的功率；fi为第i个时刻的频率；
计算线路的振荡能量E:



电网割集i的振荡能量为其线路成员振荡能量之和:



Em为线路m的振荡能量。


4.根据权利要求3所述的方法，所述基于所述振荡能量和所述振荡方向对低频振荡扰动源进行识别，包括：
统计多个电网割集中每个电网割集的振荡能量的最大值Emax，判断所述振荡能量的最大值Emax是否大于设定的振荡能量阈值Elfo；
当所述振荡能量的最大值Emax大于设定的振荡能量阈值Elfo时，则判断当前电网发生了振荡，继续对低频振荡扰动源进行识别；
当省间断面割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在省内；
当省间断面割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在省外。


5.根据权利要求4所述的方法，当低频振荡扰动源在省内时，判断省内分区间断面割集的振荡能量，包括：
当所述省内分区间断面割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在省内分区内；
当所述省内分区间断面割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在省内分区外。


6.根据权利要求5所述的方法，当低频振荡扰动源在省内分区内时，判断省内分区内的厂站割集的振荡能量，包括：
当厂站割集的振荡能量大于0时，则判断低频振荡扰动源在厂站内；
当厂站割集的振荡能量小于0时，则判断低频振荡扰动源在厂站外。


7.一种基于电网割集在线搜索的低频振荡扰动源辨...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕颖，高强，彭磊义，艾东平，魏亚威，戴红阳，韩晓言，陈刚，王兵，张璐璐，解梅，李文峰，贾育培，高波，史东宇，鲁广明，于之虹，严剑峰，李亚楼，田芳，
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，国网四川省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11