[发明专利]一种基于能流功率的次同步振荡扰动源定位方法

说明书

本发明公开了一种基于能流功率的次同步振荡扰动源定位方法，通过电气元件的有功功率、频率瞬时值进行频谱分析，根据频谱分析结果判断次同步振荡是否发生，并结合能量占比排序搜索主导振荡模式，进而利用能流功率计算公式得到次同步振荡能量流动方向，从而判断出次同步振荡扰动源的位置。本发明能够指导次同步振荡发生后的事件处理，降低次同步振荡带来的损失，操作简单，有利于实际工程应用。

技术领域

本发明涉及次同步振荡扰动源定位方法，尤其涉及一种基于能流功率的次同步振荡扰动源定位方法。

背景技术

国内外学者从20世纪70年代就已经认识到火电机组和串补相互作用引发的次同步振荡现象。从那时起，研究人员就不断针对一些实际工程现象对此类问题进行了研究，早期主要针对火电机组轴系扭振激发的振荡，然后转移到的风电控制器引起的振荡，再过渡到柔直变流器中电力电子设备的快速响应及其与其他设备间相互作用引起的振荡。近来，随着新能源发电和柔性直流输电的发展，特别是大型风电场经柔直系统送出工程数量的持续增长，使得电力电子设备增长迅猛，次同步振荡问题在实际工程中频繁出现，引发工程界和学术界的广泛关注。

在理想的情况下，电网应该提供良好正弦波形的电压。但在实际中供电电压的波形会由于某些原因而产生畸变，即产生谐波。在供电系统中，谐波产生的根本原因是电力系统中某些设备和负荷的非线性特性，导致所加的电压和所产生的电流波形不相似而不成线性关系，如整流器、逆变器等。

新能源风力发电、光伏发电中广泛使用电力电子整流、逆变设备，如风机整流器、SVG等无功补偿设备，会产生大量谐波。以前，新能源并网主要关注的是高次谐波(50Hz的整数倍)，针对高次谐波采用了大量硬件滤波器改善设备的谐波特性，但是对10Hz～40Hz、60Hz～90Hz范围内的谐波缺乏关注、未采取有效的治理措施。

次同步谐波除了影响系统电能质量外，还可能影响火电机组安全运行。大型火电机组轴系存在10Hz～40Hz范围内的固有扭振频率，若系统谐波频率与机组轴系频率吻合(50Hz互补)则会导致火电机组发生轴系扭振，造成轴系损坏，严重危害系统安全稳定运行。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能缓解次同步振荡对电网安全稳定的影响程度且提高电网安全稳定水平的基于能流功率的次同步振荡扰动源定位方法。

技术方案：本发明的次同步振荡扰动源定位方法，包括以下步骤：

(1)采集电气元件的有功功率、频率瞬时值，对有功功率的瞬时值进行频谱分析，根据频谱分析结果判断是否发生次同步振荡；

(2)判断发生次同步振荡后，利用有功功率频谱分析结果，搜索次同步振荡的稳态阶段；筛选出幅值大于门槛定值，且对应角频率处于次同步振荡频带范围内的振荡分量；根据该振荡分量的衰减系数，判断是否为次同步振荡的等幅振荡阶段；

(3)根据步骤(2)中次同步等幅振荡的时间段，对该时间段内各元件的有功功率、频率均进行频谱分析，并计算各自频谱分析结果中的各振荡分量的能量占比，按能量占比从大到小对振荡分量进行排序；

(4)根据步骤(3)得到的有功功率频谱分析结果中各振荡分量的能量占比排序，选择能量占比高的振荡分量Z_p；根据有功功率振荡分量Z_p的角频率ω₀，在频率的频谱分析结果中，按能量占比排序搜索相近角频率下的振荡分量Z_f；

(5)根据步骤(4)得到的有功功率振荡分量Z_p和相近角频率下的振荡分量Z_f，计算能流功率P_OE；

(6)根据各元件能流功率P_OE的正负情况以及振荡源位置与能流功率P_OE的对应关系，确定扰动源的位置。