【技术实现步骤摘要】
一种采用改进Prony算法的电力系统低频振荡监控方法
[0001]本专利技术涉及一种电力系统低频振荡监控技术。
技术介绍
[0002]电力系统在小扰动的暂态过程中，偶尔会出现发电机转子相对同步磁场来回摇摆的现象，并且振荡的频率比较低，一般处于0.1
‑
2.5Hz之间，被称为低频振荡，也被称之为功率振荡；如果振荡过程呈现阻尼性，则随着时间的流逝，振荡幅值会逐渐减弱，最后恢复稳定；如果在某些特定的线路组合情况下，系统中电机、励磁绕组和机械等方面的正阻尼无法抵消系统产生的负阻尼，使系统总体上呈现出低阻尼或负阻尼的特性，振荡会一直持续，甚至逐渐加剧；这在现代快速励磁、高顶值倍数的励磁系统或重负荷线路中常常出现；在振荡的过程中，发电机在发电状态和电动状态间来回转换，接网的线路功率也是来回输送，使电力系统的正常运行受到影响，严重时可能造成电网事故。
[0003]电网互联使电力系统中的低频振荡现象更加频繁，已达到了威胁电网稳定和安全的程度，需密切加以关注；研究系统低频振荡的首要重点，是要得到振荡信号的振荡频率、幅值和衰减等；目前常用的信号分析方法多是以傅里叶变换为基础衍生出的各种算法，如短时傅里叶变换、离散傅里叶变换、快速傅里叶变换及小波分析等方法；其原理均是以正弦信号为基础，将离散信号拆解至频域上，成为频谱，然后从频谱求取出信号的幅值谱和相位谱；但是这些算法基本只能分析稳定信号，对于不满足绝对可积条件的情况，就显得捉襟见肘，对动态数据的处理更是无能为力；而且，对于由指数项线性组合而成的信号，用傅里叶法计
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种采用改进Prony算法的电力系统低频振荡监控方法，其特征在于，该监控方法包括以下步骤：步骤一、对电力系统中的低频振荡机理进行分析，确定电力系统中低频振荡与阻尼的关系；步骤二、基于步骤一得出的电力系统中低频振荡与阻尼的关系，建立Prony算法数学模型；步骤三、对步骤二建立Prony算法数学模型进行改进，并利用改进后的Prony算法数学模型计算出低频振荡的各个特征量；步骤四、将步骤三中计算出低频振荡的各个特征量应用到实际运行中，完成对电力系统的低频振荡监控。2.根据权利要求1所述的一种采用改进Prony算法的电力系统低频振荡监控方法，其特征在于，步骤一中，确定电力系统中低频振荡与阻尼的关系的具体流程为：步骤一一、建立单机无穷大系统的发电机转子方程(1)；式中，M为发电机转子的转动惯量；ω为发电机转速；δ为发电机功角；P
m
为原动机输出功率；P
e
为发电机输出电磁功率；D为发电机阻尼系统；t为时间；其中，式中，E
′
为发电机电动势；U为机端电压；X
∑
为系统阻抗；步骤一二、将发电机转子方程(1)改写成增量形式，则变为若令得这样其特征方程为MP2+D
p
+K＝0，当不计阻尼时，相应的特征根为步骤一三、根据步骤一二得到的特征根得出低频振荡与阻尼的关系；所述低频振荡与阻尼的具体关系为：当X
∑
较小时，K较大，其振荡频率ω
n
较大，这种情况在局部电网出现；当X
∑
较大时，K较小，其振荡频率ω
n
较小，这种情况在互联的电力系统出现；
设cosδ
→
1，X
∑
→
(0.2～10)，M
→
(6～12s)，代入公式(3)中，计算出低频振荡范围为0.25～2.5Hz；当不计阻尼绕组时，存在此时若发生低频振荡，其衰减系数为综上所述，若电力系统没有阻尼时，只要电力系统出现扰动，电力系统就会发生低频振荡；若电力系统不发生低频振荡，则电力系统必定有足够的阻尼。3.根据权利要求2所述的一种采用改进Prony算法的电力系统低频振荡监控方法，其特征在于，步骤二中建立Prony算法数学模型的具体过程为：步骤二一、针对电力系统中低频振荡与阻尼的关系，假设Prony算法数学模型是一系列的具有任意振幅、相位、频率和衰减因子的指数函数的线性组合；步骤二二、确定指数函数线性组合的输入估计值；其中，测量输入x(0)，
…
，x(N
‑
1)的估计值表示为式中，b
k
＝A
k
×
exp(jθ
k
)，z
k
＝exp[(a
k
+j2πf
k
)
×
Δt]；其中，A
k
为振幅；a
k
为衰减因子；f
k
为振荡频率；θ
k
为相位；Δt为时间间隔；P为模型阶数；步骤二三、根据输入估计值求解出Prony算法数学模型参数；根据公式(8)求解出下列常系数线性差分方程的齐次解其特征方程为：如果a
k
(k＝1，2，
…
，P)为已知，通过求解该特征方程得到特征根z
k
(k＝1，2，
…
，P)；设测量数据x(n)与其近似值之间的差为e(n)，即由公...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘智洋，宋杭选，刘进，郑君，陆杭，雷雪婷，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：
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