[发明专利]一种风电功率波动诱发系统强迫振荡的检测方法

说明书

本发明公开了一种风电功率波动诱发系统强迫振荡的检测方法，包括利用广域测量系统PMU对电网输出信号实时监测与记录；利用高阶谱分析法对PMU信号分析，实时监测系统振荡，在振荡时提取主导振荡模式并记录其中心频率；利用监测结果截取包含振荡信号的区间PMU信号数据，利用双谱相位重构计算振荡相位；利用能量分析法计算风电机组的能量流；判断系统振荡是否为风机功率波动诱发的强迫振荡。本发明不考虑实际电网结构，不进行建模，仅利用电网输出信号数据，本发明对振荡信号先验知识的要求少且可以在包含高斯有色噪声的情况下准确检测振荡信号并得到振荡中心频率，对风电机组能量分析即可辨识电网振荡是否由风电场功率波动诱发，准确性高。

技术领域

本发明属于电力系统运行与控制技术领域，具体涉及一种风电功率波动诱发系统强迫振荡的检测方法。

背景技术

风力发电作为目前最具有开发潜能的可再生能源，是规模效益最显著、环境最友好的发电方式之一，在全球能源战略中获得了普遍的重视。近年来我国风力发电技术已经进入高速发展阶段，大规模风电系统开始建设并运行。但是，风力资源本身具有随机性、波动性、间歇性等特点，所以风电的功率输出也具有波动性、随机性。风电功率输出的灵活性使得电力系统运行方式复杂多变，并且给电力系统带来了更多的扰动量，风电并网后影响了电力系统的安全稳定性。根据电力系统强迫振荡的理论，如果风电输出功率的波动频率与电力系统固有频率接近时，则风电输出功率就会成为强迫振荡扰动源，诱发系统发生强迫型振荡。因此，研究风电接入系统诱发的强迫振荡问题也成为保障电力系统安全稳定运行的关键。另外，如果能快速、准确地检测到系统发生振荡，且能够辨识出风电机组为系统的强迫扰动源，则能够使调度中心及时采取相应的措施，将风电机组切出系统，即可减小振荡事故对系统造成的危害。因此，研究电力系统振荡的检测技术是非常有价值的。

由于电力系统负荷的随机波动、数据采集、传输环节等都会产生噪声干扰，并且相量测量单元(Phasor measurement unit,PMU)数据采集时也会引入大量的高斯白色噪声和一部分加性高斯有色噪声，常规检测技术的精确性会受到噪声的影响。因此，在包含噪声的信号中准确检测风电机组诱发系统功率振荡具有重要的意义及良好的应用前景。

发明内容

本发明的目的为更准确地检测系统振荡并提取振荡频率，从而判断风电功率波动诱发的系统功率振荡，本发明提出采用高阶谱方法对PMU数据进行振荡检测并提取振荡中心频率，然后结合能量法辨别风电机组诱发的功率振荡。高阶谱分析方法最突出的特点是对高斯噪声具有自然盲性，即加性高斯噪声的信号的高阶累积量为零，因此能够较快较准确的检测出电力系统功率振荡，然后利用能量法判断风电机组诱发的系统功率振荡并及时切除风电机组，保证系统稳定运行。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种风电功率波动诱发系统强迫振荡的检测方法，包括以下步骤：

步骤1)利用广域测量系统相量测量单元对电网主要输出信号进行实时监测与记录；

步骤2)利用高阶谱分析法对PMU信号进行分析，实时监测系统振荡，并在发生振荡时提取出主导振荡模式并记录主导振荡模式的中心频率f₀；

步骤3)利用步骤2)监测结果，截取包含振荡信号的区间PMU信号数据，利用双谱相位重构计算得到振荡的相位；

步骤4)利用能量分析法计算得到各发电机组的能量流；

步骤5)根据步骤4)得到的发电机组能量流曲线，判断系统振荡是否为风机功率波动诱发的强迫振荡。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的步骤2)的实现步骤如下：

2.1)更新PMU采集到的电网输出功率信号，包含噪声的电网输出功率PMU数据为被测样本的信号序列；