[发明专利]一种基于Prony算法的次同步振荡模态衰减系数计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于电力系统次同步振荡分析和仿真中的汽轮发电机组次同步振荡模态衰减系数计算方法。具体涉及到基于Prony算法，计算次同步振荡模态衰减系数，消除了测量过程中的噪声影响，避免了传统滤波器的影响，保留了全部数据信息。

背景技术

为进行远距离、大容量输电，高压直流输电和线路串联电容补偿的应用越来越普遍，由此引发的次同步振荡问题也日益突出。电力系统次同步振荡是一种低于工频的功率振荡，它会导致发电机组大轴的疲劳损耗，在严重时会导致汽轮发电机轴系的断裂，严重地威胁着电力系统的安全运行。

次同步振荡产生时，电力系统中的机械部分与电气部分发生动态的相互耦合作用和能量互换。扭振模态阻尼是轴系在扭振频率下振荡时，其扭振衰减速率的量化表示，包含机械系统阻尼和电气系统阻尼。当系统呈现弱阻尼或负阻尼特性时，会引起轴系转子持续振荡甚至振荡发散，导致轴系失稳，严重时甚至轴系断裂。因此评估轴系模态阻尼十分必要。

轴系模态阻尼是次同步振荡的三要素之一，表征次同步振荡被激发后的衰减速率，是判断当前系统是否稳定的重要判据。模态阻尼的计算，采用理论计算的方法较为困难，一般通过现场试验得到。模态阻尼与很多系统参数相关，理论计算需要大量的参数，并对系统进行详细的建模，工作量大，容易出错。现场试验需激发系统在各个次同步频率下的次同步振荡，工程量大，而且增加了机组运行风险。

发明内容

本发明主要用于机组发生次同步振荡后，模态转速信号衰减速率的识别问题。以次同步振荡发生后的原始转速信号作为输入数据，采用Prony算法，准确快速地提取出各模态衰减系数信息。

通常汽轮发电机轴系具有多个频率的扭振模态，传感器测得的发电机轴系转速信号是多个模态信号的叠加，如下式所示：

x(t)=Σk=1mAkeσktcos(ωkt+θk)]]>

式中，x为发电机轴系转速信号，m为模态个数，A_k为第k个模态的幅值，σ_k为第k个模态的衰减系数，ω_k为第k个模态的角频率，θ_k为第k个模态的相位，t为采样时间序列。

本发明基于Prony算法，从发电机轴系转速信号x中，提取出m个模态的幅值A，频率ω，衰减系数σ和相位θ信息。具体步骤包括：