[发明专利]一种基于FFT的发电机调速系统引发低频振荡辨识方法

说明书

本发明公开了一种基于FFT的发电机调速系统引发低频振荡辨识方法，包括以下步骤：S1：当机组发生低频振荡时，选取稳态振荡阶段的有功功率、频率、励磁电压和励磁电流等电气量数据；S2：选取快速傅里叶变换算法提取以上电气量的主导振荡模态分量；S3：根据各电气量的主导振荡模态分量，分别计算主导振荡模态下发电机组的振荡能量和励磁系统的振荡能量，并进行标幺化处理；S4：用主导振荡模态下发电机组的振荡能量减去励磁系统的振荡能量，得到主导振荡模态下调速系统的振荡能量；S5：提取主导振荡模态下调速系统振荡能量的非周期分量，根据非周期分量的斜率判断调速系统是否为功率振荡扰动源。该方法采集的数据量少且计算简便。

技术领域

本发明涉及电力系统低频振荡领域，更具体地说，涉及一种基于FFT(快速傅里叶变换)的发电机调速系统引发低频振荡辨识方法。

背景技术

近年来，除了传统的弱阻尼机理引发的系统区域间低频振荡，电网还多次出现了因原动机组及调速系统异常引发的强迫功率振荡。因此，在低频振荡过程中评价原动机组及调速系统对系统的阻尼贡献，判断调速系统是否为功率振荡扰动源，具有重要工程意义。

根据当前研究现状，搜索到相关的专利及文献主要有：

(1)李文锋，李莹，等.基于WAMS的电力系统功率振荡分析与振荡源定位(2)力矩分解法[J].中国电机工程学报，2013，33(25)：47-53.

(2)张俊峰，李鹏，等.一种发电机调速系统振荡阻尼比极性判断方法及装置[P].广东电网有限责任公司电力科学研究院：CN106470006 A，2017.

(3)蔡笋，邓小文，等.汽轮发电机组调速系统的低频振荡的监测方法和系统[P].广东电网公司电力科学研究院：CN 104133129 A，2014.

(4)刘子全，李勇，等.一种用于判断调速系统对低频振荡阻尼影响的监测方法[P].华中电网有限公司：CN 104330667 A，2015.

(5)徐衍会，伍双喜，等.一种调速系统引发低频振荡的机理识别方法[P].华北电力大学：CN 106099952 A，2016.

(6)陈磊，路晓敏，等.利用暂态能量流的超低频振荡在线分析与紧急控制方法[J].电力系统自动化,2017，41(17)：9-14.

文献(1)对于调速系统，由调速系统调门信号与原动机模型拟合计算获取发电机机械功率P_M，将发电机速度偏差Δω与发电机机械功率偏差ΔP_M进行积分，将该积分定义为调速控制器的振荡能量。当积分结果为正时，调速提供的阻尼为负；当积分结果为负时，调速提供的阻尼为正。

专利(2)是基于文献(1)求解控制器力矩振荡能量的具体实现流程。对于调速系统，该方法需要拟合机械功率，是一种近似计算方法，精度有待评估。

专利(3)通过获取汽轮发电机组调速系统侧的原始功率信号和原始阀门开度信号，使用Wigner-Ville分布变换得到功率信号能量的第一时频分布特性和阀门开度信号能量的第二时频分布特性，实现了调速系统引发低频振荡的实时监测。

专利(4)首先通过TLS-ESPRIT方法对振荡阻尼进行辨识，用阻尼比确定发电机转子方程左右两边变量的第一夹角；然后，通过测量发电机本地的电磁功率与转速得到转速偏差与有功功率偏差的第二夹角；最后，用两个夹角对比确定调速系统对于功率振荡提供正阻尼还是负阻尼。

专利(5)需要结合全网数据开展振荡模态分析，然后通过发电厂就地采集的诸多实测信号判断调速系统低频振荡机理，能够区分负阻尼机理和强迫功率振荡机理。

然而，专利(3)、(4)和(5)的方法处理过程均比较复杂，计算量偏大。