[发明专利]一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法

说明书

本发明公开了一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法。该方法首先通过在线实时获取线路的相电流、相电压原始采样数据，或者通过相电流、相电压原始采样数据计算线路瞬时功率，从而得到待计算提取的输入数据，将输入数据经过窄带的梳状滤波器组进行滤波，获取每一个窄带滤波器的实时输出数据，对每一个窄带滤波器的输出实时波形峰值进行比较，得到宽频带幅值的极值点，极值点对应的滤波器的中心频率即为振荡的主要振荡频率，通过对该滤波器的输出数据通过过零比较数据拟合，确定精确的主要振荡频率。该算法能够应用于次同步振荡监测在线监测装置上，实现振荡信号的在线快速辨识。

技术领域

本发明属于电力系统动态监测领域，具体涉及一种在线提取次同步、超同步间谐波的方法。

背景技术

近年来，随着特高压电网快速发展，风电、光伏等新能源大量并网，远距离跨区输电规模持续增长，电网电力电子化特征凸显，电网特性发生深刻变化。各种电力电子设备或装置，如静止同步补偿器(STATCOM)、柔性直流输电换流器得到了广泛的应用。然而，一旦这些新型电力设备接入电网运行，在特定的控制模式或运行方式下，易形成持续次同步和/或超同步谐波注入系统，激发近区机组轴系扭振，造成火电机组跳闸、直流闭锁等连锁反应，危及电网的安全稳定运行和影响供电质量。

随着电力电子化系统宽频带稳定性问题日益突出，对系统进行实时在线的宽频监测非常必要，目前在电网上应用的监测手段，主要是针对工频信号或者工频的整次谐波进行的，在这些频点上，常规的监测手段非常有效。而对于非整次谐波间谐波的监测与分析手段，相对来说还不完整，对于一个信号的分析，主要是分析信号两个域空间的信号特征：时域和频域特征，离线傅里叶变换在数据窗足够长的情况下可以有效的对信号进行频域辨识，其频率分辨率和数据窗的选择息息相关，因此为了获取比较准确的频率信息，往往采用10s或者更长的数据窗进行分析，响应时间太长。在线的信号提取方法有无限冲击响应IIR滤波、有限冲击响应FIR滤波等等数字滤波技术，前提条件是频率信息必须已知并且信号频率要单一，否则频率混叠问题无法解决。

本发明在综合无限冲击响应IIR滤波的特点以及频率变化适应的需求，设计了一种由窄带带通滤波器组成的梳状滤波滤波器组，保证每一个带通滤波器输出频率的唯一性，通过与过零监测、曲线拟合方法相结合适应，从而在线适应频率变化，能够较准确的获取间谐波信号的幅值、频率的特征信息，此方法可以作为在线监测或者保护装置来使用。

发明内容

本发明的目的在于提出一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法，该方法可以用来在线监测电网中的次同步和/或超同步谐波电压、谐波电流与谐波功率的特征并能够适应谐波频率的变化。本发明采用以下技术方案：

一种在线自适应频率变化的次同步振荡间谐波提取方法，其特征在于，所述谐波提取方法包括以下步骤：

(1)以至少1kHz的采样率采集某一条线路的三相相电压u_a、u_b、u_c，三相相电流 i_a、i_b、i_c，或者根据三相相电压、三相相电流计算线路的瞬时功率p；

(2)设置梳状带通滤波器组，在要分析的频带内上实现频率细分，带通滤波器组的通带宽度为Δf_p；

(3)把三相相电压u_a、u_b、u_c，三相相电流i_a、i_b、i_c或者线路瞬时功率p分别通过梳状带通滤波器组，获取各个带通滤波器组输出三相电压u_pai、u_pbi、u_pci，三相相电流 i_pai、i_pbi、i_pci或者瞬时功率p_pi，其中i表示梳状滤波器组中各个带通滤波器的序号；