一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，包括：采集并将电力系统PCC点处的三相瞬时信号变换为αβ轴电压分量；然后将其经过锁幅锁相提取出瞬时幅值和瞬时频率，再将瞬时幅值分别通过滤波提取出其中的稳态幅值及扰动对应的幅值调制量，同时将瞬时频率分别通过滤波提取出其中的稳态频率及扰动对应的频率调制量；将幅值调制量和频率调制量分别经过数字滤波，得到正序旋转矢量的αβ轴分量；将该αβ轴分量均乘以2后，再分别通过锁幅锁相提取出信号调制模态的幅值频率。本发明专利技术提取出的信号特征包括稳态幅值频率及信号调制模态的幅值频率，能准确反映出系统动态过程中交流电气量特征变化情况及规律。过程中交流电气量特征变化情况及规律。过程中交流电气量特征变化情况及规律。

【技术实现步骤摘要】
一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法


[0001]本专利技术属于电力系统稳定控制
，更具体地，涉及一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法。

技术介绍

[0002]目前，电力系统信号分析方法分为以下几种：傅里叶变换直接将信号视为多种幅值频率恒定的信号的加和；Prony算法将信号分解为不同频率、幅值及衰减阻尼的复指数函数的线性组合；短时傅里叶变换及小波分析，通过改变时间窗口大小，刻画信号在每个较短时间段的幅值频率，近似刻画信号在总的时间内的频率变化情况。然而，以上信号分析方法均未认识到电力系统动态过程中信号特征是稳态幅值频率及幅值频率上扰动调制量的幅值频率，难以描述电力系统动态过程中交流电气量特征变化情况及规律，使系统中控制参数设计及附加阻尼控制实施等优化措施受到阻碍。
[0003]因此，如何正确提取电力系统动态过程中的信号特征是亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供了一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，提取出的信号特征包括稳态幅值频率及信号调制模态的幅值频率，能准确反映出系统动态过程中交流电气量特征变化情况及规律，有利于对系统振荡进行监测和预警，并有效指导控制器参数设计以及附加阻尼控制实施等系统优化措施的开展。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，包括如下步骤：
[0006](1)采集电力系统公共连接点处的三相电压瞬时信号，并将所述三相电压瞬时信号进行两相静止坐标系变换为αβ轴电压分量u
α
和u
β
；
[0007](2)将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
经过锁幅锁相，提取出三相电压瞬时信号对应的内电势旋转矢量的瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)，然后将所述瞬时幅值A(t)分别通过低通滤波、高通滤波提取出其中的稳态幅值A0及扰动对应的幅值调制量并将所述瞬时频率w(t)分别通过低通滤波、高通滤波提取出其中的稳态频率w0及扰动对应的频率调制量
[0008](3)将所述幅值调制量和频率调制量分别经过数字滤波，得到幅值调制量和频率调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量；
[0009](4)将幅值调制量中对应的正序旋转矢量的αβ轴分量乘以2后，再通过锁幅锁相提取出幅值振荡的幅值频率A
A
和w
A
，同时将频率调制量中对应的正序旋转矢量的αβ轴分量乘以2后，再通过锁幅锁相提取出频率振荡的幅值频率A
w
和w
w
，所述稳态幅值A0、稳态频率w0、幅值振荡的幅值频率A
A
和w
A
、频率振荡的幅值频率A
w
和w
w
构成该电力系统动态过程中的信号特征。
[0010]本专利技术提供的用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，通过对电力系统动
态过程中交流电压电流的形成演化过程分析，认识到系统动态过程中信号的幅频调制机制，通过锁幅锁相获取瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)，并通过低通、高通以及数字滤波得到幅频调制信号的所有特征，可准确地反映系统动态过程中交流电气量特征变化情况及规律，有利于对系统振荡进行监测和预警，并有效指导控制器参数设计以及附加阻尼控制实施等系统优化措施的开展。
[0011]在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
经过锁幅锁相，提取出瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)的步骤，具体为：
[0012]将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
通过park变换得到dq旋转坐标轴电压分量u
d
和u
q
；
[0013]以u
q
＝0为控制目标，引入负反馈，将电压分量u
q
通过PI控制器调节，将调节量与初始频率w
s
叠加，得到瞬时频率w
pll
(t)；
[0014]将瞬时频率w
pll
(t)通过积分器得到瞬时相位θ
pll
，通过瞬时相位θ
pll
对park变换中的dp旋转坐标系的相位进行调整，当调整到u
q
＝0时，u
d
为瞬时幅值A(t)，w
pll
(t)为瞬时频率w(t)。
[0015]在其中一个实施例中，步骤(2)中，利用标准二阶锁相环将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
经过锁幅锁相，提取出瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)。
[0016]在其中一个实施例中，步骤(2)中，所述瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)分别通过低通滤波器进行低通滤波后，得到稳态幅值A0和频率w0；所述瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)分别通过高通滤波器进行高通滤波后，得到幅值调制量和频率调制量
[0017]在其中一个实施例中，步骤(3)具体为：
[0018]将所述幅值调制量与初始正序旋转矢量的α轴分量和初始负序旋转矢量的α轴分量作差，同时将零与初始正序旋转矢量的β轴分量和初始负序旋转矢量的β轴分量作差；然后将两个差值通过第一正序旋转矢量幅值积分器，并经过一个增益，得到幅值调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量；其中，所述第一正序旋转矢量幅值积分器中的传递函数
[0019][0020]同时将所述频率调制量与初始正序旋转矢量的α轴分量和初始负序旋转矢量的α轴分量作差，同时将零与初始正序旋转矢量的β轴分量和初始负序旋转矢量的β轴分量作差；然后将两个差值通过第二正序旋转矢量幅值积分器，并经过一个增益，得到频率调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量；所述第二正序旋转矢量幅值积分器中的传递函数为
[0021][0022]在其中一个实施例中，步骤(3)中，利用正序分量滤波器将所述幅值调制量和频
率调制量分别经过数字滤波，得到幅值调制量和频率调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量。
[0023]在其中一个实施例中，步骤(4)中，利用标准二阶锁相环，将幅值调制量和频率调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量分别通过锁幅锁相，提取得到幅值振荡的幅值频率A
A
和w
A
及频率振荡的幅值频率A
w
和w
w
。
附图说明
[0024]图1是本专利技术一实施例提供的用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法的流程图；
[0025]图2是图1中用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法的原理框图；
[0026]图3是图1中用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法的控制策略图；
[0027]图4是本专利技术一实施例提供的锁幅锁相的控制模型图；
[0028]图5是本专利技术提供的各个量与旋转矢量之间的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)采集电力系统公共连接点处的三相电压瞬时信号，并将所述三相电压瞬时信号进行两相静止坐标系变换为αβ轴电压分量u
α
和u
β
；(2)将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
经过锁幅锁相，提取出三相电压瞬时信号对应的内电势旋转矢量的瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)，然后将所述瞬时幅值A(t)分别通过低通滤波、高通滤波提取出其中的稳态幅值A0及扰动对应的幅值调制量并将所述瞬时频率w(t)分别通过低通滤波、高通滤波提取出其中的稳态频率w0及扰动对应的频率调制量(3)将所述幅值调制量和频率调制量分别经过数字滤波，得到幅值调制量和频率调制量对应的正序旋转矢量的αβ轴分量；(4)将幅值调制量中对应的正序旋转矢量的αβ轴分量乘以2后，再通过锁幅锁相提取出幅值振荡的幅值频率A
A
和w
A
，同时将频率调制量中对应的正序旋转矢量的αβ轴分量乘以2后，再通过锁幅锁相提取出频率振荡的幅值频率A
w
和w
w
，所述稳态幅值A0、稳态频率w0、幅值振荡的幅值频率A
A
和w
A
、频率振荡的幅值频率A
w
和w
w
构成该电力系统动态过程中的信号特征。2.根据权利要求1所述的用于电力系统动态过程中信号特征的提取方法，其特征在于，步骤(2)中，所述将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
经过锁幅锁相，提取出瞬时幅值A(t)和瞬时频率w(t)的步骤，具体为：将所述αβ轴电压分量u
α
和u
β
通过park变换得到dq旋转坐标轴电压分量u
d
和u
q
；以u
q
＝0为控制目标，引入负反馈，将电压分量u
q
通过PI控制器调节，将调节量与初始频率w
s
叠加，得到瞬时频率w
pll
(t)；将瞬时频率w
pll
(t)通过积分器得到瞬时相位θ
pll
，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁小明，吴鹏辉，王思成，袁宇波，姜云龙，史明明，
申请(专利权)人：国网江苏省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：