[发明专利]基于力矩分解的积分算法识别电力系统功率振荡的方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统领域，具体涉及一种基于力矩分解的积分算法识别由发电机调速系统引发电力系统功率振荡的方法。

背景技术

电力系统振荡问题是国内外电网共同面对的技术难题。主动控制与即测即辨是国内外低频振荡抑制发展的趋势。国内外均在使用WAMS系统的广域信号进行振荡的监测方面进行了一些尝试。国内也开发了电力系统振荡的在线监测与预警功能的系统，但国内外在扰动源定位研究领域处于起步阶段，都没有实现从机群级到机组控制系统级的完整、准确的定位系统。由于电力系统是一个动态平衡的系统，如果区分正常功率波动，避免扰动源定位系统误动也是难点。为对扰动源进行精确定位，采用力矩分解的积分算法进行扰动源定位不仅概念清晰明确，也可以进行精确到控制设备级的定位辨识，提升电网安全和运行效率。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提出一种便于测量、准确度高，能够解决发电机机械功率及速度偏差信号不易测取等弊端的基于力矩分解的积分算法识别由发电机调速系统引发电力系统功率振荡的方法。

本发明的方法是通过如下技术方案实现的：

一种基于力矩分解的积分算法识别电力系统功率振荡的方法，包括发电机机械功率P_M的拟合计算以及发电机速度偏差Δω的确定，该方法包括如下步骤：

将调速系统调门信号与原动机模型进行拟合计算获得发电机机械功率P_M，从发电机机械功率P_M中减去发电机机械功率平均值得到发电机机械功率偏差ΔP_M；

根据发电机的端电压值、电流值计算发电机内电势，进而求取发电机内电势频率；

将经过高频滤波后的发电机内电势频率替代发电机速度偏差Δω，并与发电机机械功率偏差ΔP_M进行积分运算，通过积分量所在象限来判断发电机调速系统提供的阻尼为正或者为负。

判断积分量所在象限的方法为：当积分量位于第I、II象限时，发电机调速系统提供的阻尼为负阻尼，当积分量位于第III、IV象限时，发电机调速系统提供的阻尼为正阻尼。

本发明的有益效果在于：

本发明解决了调速系统引起的振荡源难以识别的问题，可以有针对性的采取措施，有效抑制振荡问题。此方法便于测量、并且准确度高，有效解决了发电机机械功率及速度偏差信号不易测取的问题。这种方法的优点在于能够通过发电机自身信号的相位对比来判断发电机调速系统对振荡频率提供的阻尼为正或者为负，识别出对于某个振荡模式提供负阻尼的发电机调速系统，以便快速采取抑制振荡。

附图说明

图1是本发明实施例中所需信号发电机机械偏差ΔP_M和发电机速度偏差Δω信号间的传递函数及框图；

图2是机械功率对阻尼影响的示意图；

图3是典型的汽轮机模型图；

图4是典型的水轮机模型图；

图5是本发明实施例中所需信号发电机机械偏差ΔP_M和发电机速度偏差Δω积分位置相量图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中基于力矩分解的积分算法识别由发电机调速系统引发电力系统功率振荡的方法作进一步详细的说明。

调速系统是控制汽门或者导叶的运动，而控制进入原动机的蒸气流量或者水流流量，蒸气或者水流产生施加在发电机组轴系上的机械转矩，而影响原动机运行状态。机械转矩影响发电机转子运动，而对电力系统动态稳定产生影响。

如图1所示，Heffron-Philips模型中机械转矩增量的表达式为ΔT_M＝-G_GOV(s)Δx，对于某一振荡频率f，将s＝jΩ＝j2πf代入，得：

ΔT_M＝-G_GOV(s)Δx＝-G_GOV(jΩ)Δx＝-G_GOV(j2πf)Δx    (1)

对于给定的输入信号Δx，考察调速系统G_GOV(j2πf)的相位β，即可在Δδ-Δω座标系中画出ΔT_M向量的方向，就可以确定ΔT_M在Δω轴上的投影方向，也就可知调速系统对电力系统动态稳定的影响。

设调速系统的传递函数为G_GOV(s)，当调速系统以转速偏差Δω为输入信号时，调速系统产生的机械转矩增量：