[发明专利]一种电力系统低频振荡监测方法

说明书

技术领域

本发明提出了一种电力系统低频振荡监测方法，属于动态电力系统的理论和分析领域。

背景技术

1、低频振荡简介

系统稳定问题，即电力系统在受到各种扰动后是否保持稳定运行，是动态电力系统需要研究解决的核心问题。系统稳定问题包括暂态稳定、动态稳定和静态稳定三个大类、电力系统受小扰动时发电机转子间由于阻尼不足而引起的持续低频振荡属于系统动态稳定分析的范畴。

这种振荡现象的振荡频率一般为0.2～2.5Hz。由于发生低频振荡时，输电线路上的功率值也会发生相应振荡，所以又将其称为功率振荡或机电振荡。

低频振荡有两种振荡模式：系统域间振荡(interarea mode)和区域内振荡(plant mode)。发生系统域间振荡时，参与振荡的机组间电气距离较大，振荡频率较低(如0.2～0.5Hz)；发生区域内振荡时，参与振荡的机组间电气距离较小，振荡频率较高(如1Hz以上)。系统域间振荡比区域内振荡具有更大的危害。

2、我国电网特征及实施低频振荡监测分析的必要性

我国电网覆盖面积大，结构薄弱，各种一次能源的分布和负荷的密度极不均匀，而电源又往往远离负荷中心，单位装机容量分摊到的标准输电线长度比发达国家的少得多。

由于低频振荡或功率振荡通常出现在长距离、重负荷输电线上，在采用现代快速、高顶值倍数励磁系统的条件下更容易产生，所以我国电网上发生低频振荡的可能性很大，电力系统的安全稳定运行正面临巨大的挑战。

从国内外已经发生的几次低频振荡事故来看，这种事故对电网危害严重，大大制约了电网的输电能力。通过运行经验的长期积累，发现产生域间低频振荡时，系统网络中各节点的相角摆动有一个由弱到强的过程，即为事故发展的过程。通过对低频振荡进行有效监测，可以在事故发生的初期将其捕捉，实时跟踪分析它的发展状况，及时识别振荡中心，切除扰动源，从而将低频振荡对电网的不良影响降到最低。但是对于区域内发生的低频振荡，由于其往往具有起振快，持续短，平息快的特点，所以这种振荡现象仅能被监测到，而来不及采取应对措施。对于这种振荡，应当对实时数据进行记录，然后分析识别数据中的振荡信息，并以提取的信息为基础，改善系统阻尼特性，最终实现对低频振荡现象的抑制。

3、现有的低频振荡在线监测方法

目前低频振荡的在线监测方法主要有：1)采用以改进Prony算法为核心的低频振荡在线模式识别算法对低频振荡现象进行监测；2)依据被监测量原始采样值，采用“周期—振幅检测法”对低频振荡现象进行监测。第一种方法中，由于Prony算法的抗噪性能较差，一般需要在算法中添加滤波模块。连续对某监测量进行滤波和Prony分析需要消耗大量的CPU资源，当被监测信号数目增多时，该算法占用的系统资源将达到不能接受的程度。第二种方法中，周期—振幅检测法原理简单，运算速度快，但是该方法针对原始数据进行分析，很难避免由原始采样值中包含的无意义尖峰毛刺导致的误告警。

发明内容

本发明提出了一种电力系统低频振荡监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

1、先对数据缓冲区中一段有功功率数据的变化轨迹进行分析，初步识别振荡曲线的振幅、周期，将识别结果与低频振荡特征相比对，若识别量明显不符合振荡特征，则更新数据缓冲区中的内容，对新的一段有功功率数据重复上述分析过程，若识别量符合基本振荡特征，则进行后续分析；

2、所述有功功率数据段利用数字滤波器算法，提取所述有功功率数据段中振荡频率位于0.2～2.5Hz之间的振荡分量；

3、就提取的上述振荡分量，使用波峰间接识别方法识别振荡幅值，当振荡幅值超过告警门限值时，提出告警；

4、所述告警门限值分为两段，满足较低告警门限值时，提示“系统波动”告警，连续几次满足较高告警门限值时，提示“低频振荡”告警。

当在线监测算法判定被监测线路功率发生低频振荡时，以当前时刻为时间中点，累积该时刻前后共计1分钟的数据，打包送至离线低频振荡模式分析模块，调用离线分析算法对本次低频振荡进行分析。

本发明具有以下优点：

1、基于数据变化轨迹设计的“振荡特征识别方法”，可以有效地规避由于原始采样信号中无意义的尖峰毛刺和采样值正常跳变(如：分/合闸过程)引起的低频振荡监测算法误告警问题；

2、使用数字滤波器提取原始采样值中的低频振荡分量准确有效；

3、使用“波峰间接识别方法”识别低频振荡分量的振荡幅值，识别的振幅更为准确，据此设计的低频振荡判据更为可靠；