[发明专利]基于频率分解和相关系数法的电网弱阻尼辨识方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种基于频率分解和相关系数法的电网弱阻尼辨识方法、系统及介质，为实现电力系统低频振荡预警并抑制低频振荡的产生，本发明通过对广域同步量测系统测量值进行实时的频域分析，分析并监测电力系统存在的弱阻尼，并进一步通过相关系数法，建立系统存在的某个或某几个弱阻尼与电力系统其他状态量(如机组出力、开关的投切等)的相关性分析，从而对电力系统弱阻尼的产生源进行定位，且电力系统存在的弱阻尼是产生低频振荡的一个重要的先决条件，因此在本发明实现电网弱阻尼产生源的定位的基础上可及时对可能发生的低频振荡进行预警并进采取措施预防电力系统低频振荡的产生。

技术领域

本发明涉及电力系统安全领域，具体涉及一种基于频率分解和相关系数法的电网弱阻尼辨识方法、系统及介质。

背景技术

随着我国国民经济的快速发展，电力系统规模日益增大，电网互联程度越来越高，长距离大功率送电，大量电力电子如风电、光伏、直流的大量接入等易引发电力系统发生低频功率振荡，严重的低频振荡将引发电网重大停电事故。因此，厘清电力系统低频振荡产生的机理，研究低频振荡预警以及抑制措施对电力系统稳定运行具有重要的意义。

电力系统在正常运行时功率稳定，不会产生低频振荡，当系统出现扰动时，电力系统传输的功率、电压、电流以及频率等状态量将出现一定频率范围内的波动，这种波动称为低频振荡。低频振荡根据作用范围和频率大小差别可以分为局部振荡和区域振荡。其中，局部振荡一般发生在一定范围内一台电机或几台电机之间，振荡频率相对较高，通常在0.7～2.5Hz之间。区域振荡指的时不同区域间发生振荡，振荡的范围较大但振荡频率较低，一般在0.1～0.7Hz之间。低频振荡的机理一般有以下几种：1、弱阻尼或负阻尼机理：由于励磁系统追求快速性、电网负荷加重以及系统的连通性，使得电力系统阻尼下降，电力系统对一定频率的振荡表现出弱阻尼乃至负阻尼特性，导致振荡短时间无法消除；2、共振机理：当电力系统原动机功率遭受的周期振荡与系统固有的低频振荡频率接近或相等时，容易诱发共振，这种共振具有起振快、消失快、振荡频率与扰动频率一致的特点，影响共振的因素有阻尼转机系统、同步力矩系数、扰动幅度等；3、发电机电磁惯性导致的低频振荡：电感性的励磁绕组在励磁电压的作用下能够产生一个相位滞后的励磁电流强迫分量，在该分量的控制下会导致低频振荡的发生；4、分叉和混沌理论：分叉理论揭示了电力系统低频振荡的非线性特征，混沌理论考虑非周期性、无规则性的低频振荡参数间的相互作用。

电力系统低频振荡可以从三个方面进行分析，首先根据线性系统分析，由于调节措施的影响，使得系统产生弱阻尼或负阻尼，导致系统扰动后产生振荡，且振荡幅度不衰减。其次是从输入信号或扰动信号间具有某种特定关系时，系统会产生共振或谐振，振荡幅度较大，频率低。最后，由于系统的非线性影响，参数或者扰动发生变化时，系统稳定结构也会发生变化，导致低频振荡发生。在实际系统发生的低频振荡，上述3种低频振荡机理导致的低频振荡模式可能单独或者同时发生，需要综合分析，快速找出发生低频振荡的主导模式。

目前电力系统大量装备了广域同步量测系统，该系统为电力系统提供了一种高精度、高速率的同步测量方案，对于监测电力系统的动态运行特性具有重要的意义，应用的领域有电力系统故障快速反演，低频振荡监测及告警以及电力系统参数辨识等。在国内电网常见的D5000调度自动化系统中，已经装备基于广域同步量测低频振荡监测系统，该系统基于传统的普罗尼(Prony)分析方法，当电网发生低频振荡，能及时辨识低频振荡的频率、幅度以及阻尼比等参数，并发出相应的低频振荡告警。该系统能及时对电力系统已经发生的低频振荡进行告警，但无法对电力系统潜在的低频振荡风险进行预警。

发明内容