[发明专利]一种改进的次同步谐振模态分析方法

说明书

本发明是一种改进的次同步谐振模态分析方法，其特点是，将模态分析方法与同步挤压小波变换(SWT)相结合，通过SWT对PMU上传的转速信号数据进行分析，得到次同步谐振模式的频率和阻尼等参数，利用SWT辨识到频率的互补频率对系统进行谐振模态分析，利用模态分析法来定位谐振中心，筛选易发生次同步谐振的线路，进一步定位引起谐振的电容，得到系统的谐振中心，提高了模态分析的效率，可以快速、准确的筛选容易引发次同步谐振的线路，为进一步次同步谐振的抑制提供依据。

技术领域

本发明涉及电力系统次同步振荡技术领域，特别是涉及一种改进的次同步谐振模态分析方法。

背景技术

电力系统串联补偿技术具有提高远距离输电系统的传输容量、提高电力系统的稳定性、降低电压偏差，改善传输功率的分配的优点，因此在电力系统中得到了广泛应用，但是，串联补偿技术的应用却使电力系统发生次同步振荡的风险变大。目前，关于次同步振荡机理的研究主要包括：感应发电机效应、轴系扭转振荡、暂态扭矩放大和其他电气装置引起的次同步振荡。其中，前三个为次同步谐振的发生机理，且都与电力系统的串补电容有关。以暂态扭矩放大为例，在一条串补输电系统中出现扰动后，系统自然谐振频率的互补频率(二者相加为工频)与汽轮机的轴系固有扭振频率相近时，在汽轮机的轴系上将产生一个非常大的扭矩，造成轴系损伤甚至断裂。在某些容易引发次同步谐振的固定串联补偿线路上安装抑制装置，能有效地对次同步谐振进行防控。因此，快速、准确的筛选容易引发次同步谐振的线路，进而定位系统中产生谐振的串补电容器，将有利于抑制装置的设计和安装。

模态分析方法对谐振进行分析，可以获知各回路或母线对该频率下谐振的参与因子，进而获知谐振的中心。模态分析方法基于矩阵解耦技术，只需对回路阻抗矩阵或节点导纳矩阵进行分析，即可找到电力系统中的谐振中心。因此，可以将模态分析方法应用于次同步谐振的研究，通过寻找的谐振中心，筛选出容易引发次同步谐振的线路，定位产生谐振的串补电容器。但是，将模态分析的方法应用于次同步谐振线路的筛选，需要预知发生次同步谐振的频率，目前模态分析方法获知谐振频率，采用的是频率扫描法。即需要对系统进行频率扫描，引发次同步谐振的次同步频率的数量一般只有个位数，而精度在小数点后两位的频率扫描所需的时间至少是对个位数量频率的模态分析的几千倍。在电力系统日益复杂的今天，无疑是降低了模态分析方法在次同步谐振中应用的实用性。针对一种次同步谐振模态分析技术，还没有一套完整、有效、通用的方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，解决对电力系统次同步振荡谐振支路的筛选、进一步定位引起谐振的串补电容的问题，将模态分析的方法引入到电力系统次同步振荡，将同步挤压小波变换(SWT)方法，用于辨识次同步谐振的频率，然后将辨识的频率作为模态分析的输入，进而实现利用改进的模态分析方法快速、准确筛选易谐振支路的目的。

为实现本发明目的采用的技术方案是：一种改进的次同步谐振模态分析方法，其特征是，它包括以下内容：

1)通过同步挤压小波变换(SWT)方法对发电机转速信号进行分析，辨识出次同步振荡的频率和阻尼：

正变换：设信号为s(t)，现将s(t)进行连续小波变换(CWT)得到小波系数W_s(a,b)：对发电机转速信号进行同步挤压小波变换(SWT)由式：

式中：a为尺度因子与频率相关，b为平移因子与时间相关，ψ是小波基函数，为的共轭复数，尽管W_s(a,b)在a中展开，但在b中的振荡特性不随a改变，并且始终指向原始频率ω，信号s(t)的瞬时频率ω_s(a,b)对b求偏导得：