專利名稱：電網(wǎng)次同步振蕩的模態(tài)自適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為電力系統(tǒng)中的電網(wǎng)側(cè)次同步振蕩的模態(tài)自適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，為電力系 統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)使得次同步振蕩(SSO)長(zhǎng)期存在，SSO —直是電力系統(tǒng) 的研究熱點(diǎn)。我國(guó)的電力系統(tǒng)可分為電廠側(cè)和電網(wǎng)側(cè)兩大部分。由于汽輪發(fā)電機(jī)組軸系的機(jī)械 固有頻率通常也在次同步振蕩頻率的范圍內(nèi)，SSO發(fā)生時(shí)會(huì)使得電力系統(tǒng)的固有參數(shù)模型 與汽輪發(fā)電機(jī)組具有諧振的可能。一旦電力系統(tǒng)發(fā)生SSO將可能在發(fā)電廠端的汽輪發(fā)電機(jī) 組軸系產(chǎn)生嚴(yán)重的機(jī)械能與電能的諧振，這將對(duì)發(fā)電機(jī)組的軸系產(chǎn)生破壞作用。因此在電 廠側(cè)對(duì)于SSO的監(jiān)測(cè)、抑制和保護(hù)技術(shù)研究較多。盡管對(duì)于SSO的機(jī)理和抑制措施的理論 研究比較完備，但電廠側(cè)一直苦惱究竟是什么操作導(dǎo)致了 SS0，卻始終沒(méi)有滿意的答案。相 對(duì)于電廠側(cè)而言，SSO對(duì)于電網(wǎng)側(cè)并未造成大的損害，盡管電網(wǎng)側(cè)認(rèn)同SSO的危害，但在電 網(wǎng)側(cè)對(duì)于SSO的監(jiān)測(cè)研究進(jìn)展較小，至今沒(méi)有電網(wǎng)側(cè)實(shí)時(shí)檢測(cè)SSO的技術(shù)報(bào)道。在電廠側(cè)，由于可以計(jì)算出發(fā)電機(jī)組軸系的固有模態(tài)頻率，對(duì)于軸系扭振的模態(tài) 監(jiān)測(cè)是有準(zhǔn)確的模態(tài)頻率的。而在電網(wǎng)側(cè)對(duì)SSO監(jiān)測(cè)有很大難度其一，電網(wǎng)側(cè)的模態(tài)頻率 是動(dòng)態(tài)變化的，不能針對(duì)特定的模態(tài)頻率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，只能動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；其二，在電網(wǎng)側(cè)只能從 電流中提取模態(tài)分量，模態(tài)分量并非一個(gè)故障量，它所占的比重比較小，同時(shí)受到工頻信號(hào) 的影響，難以實(shí)現(xiàn)精確測(cè)量。解決了電網(wǎng)側(cè)的SSO監(jiān)測(cè)問(wèn)題，在電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處安裝SSO監(jiān)測(cè)裝置，就可以對(duì)電網(wǎng) 區(qū)域截面的SSO分布進(jìn)行分析，可以定位哪里的SSO強(qiáng)，哪里的SSO弱，可以確定究竟是什 么操作引發(fā)了 SS0，從而定位SSO的擾動(dòng)源。這對(duì)于SSO的研究和消除SSO對(duì)發(fā)電廠和電網(wǎng) 的危害有重大的現(xiàn)實(shí)意義和應(yīng)用價(jià)值。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電網(wǎng)側(cè)SSO的模態(tài)自適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)側(cè) 聯(lián)絡(luò)線處的電流信號(hào)，從中提取SSO的信息并分離出主要的模態(tài)信號(hào)?？梢詾殡娋W(wǎng)側(cè)的模 態(tài)阻尼和穩(wěn)定性分析提供數(shù)據(jù)。本發(fā)明動(dòng)態(tài)分離SSO模態(tài)信號(hào)的具體步驟如下1.設(shè)計(jì)nR濾波器，各nR濾波器采用的傳遞函數(shù)如下高通 IIR :H(S) = -,( 、2
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帶通
權(quán)利要求
1.一種基于動(dòng)態(tài)配置的無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波器組(IIR)的電網(wǎng)側(cè)次同步振蕩(SSO)模態(tài) 自適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處的電流，判斷是否發(fā)生SS0，當(dāng)確認(rèn)發(fā)生 SSO時(shí)從中分離出SSO模態(tài)信號(hào)。該方法包括如下內(nèi)容1)由IIR濾波器組(由5Hz高通IIR、50Hz點(diǎn)阻IIR和45Hz低通IIR構(gòu)成)對(duì)電流原 始采樣信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，濾波后的信號(hào)即為次同步頻率范圍內(nèi)的信號(hào)；2)采用基于不同時(shí)間窗的突變量啟動(dòng)判別的方式判斷是否發(fā)生SSO；3)采用基于不同時(shí)間窗的傅立葉變換(FFT)來(lái)提取SSO發(fā)生時(shí)主要的模態(tài)分量，其對(duì) 應(yīng)的頻率從小到大依次為n、f2、f3、f4、f5 ；4)根據(jù)主要模態(tài)分量的對(duì)應(yīng)頻率fl、f2、f3、f4、f5動(dòng)態(tài)組建互為帶阻的UR濾波器 組，分離得到各模態(tài)信號(hào)；
2.權(quán)利要求1所述的原始采樣信號(hào)預(yù)處理濾波器組由5Hz高通IIR、50Hz點(diǎn)阻UR和 45Hz低通IIR構(gòu)成，其中高通IIR和低通UR將超出次同步范圍的信號(hào)過(guò)濾掉，50Hz點(diǎn)阻 UR將工頻信號(hào)過(guò)濾掉，經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的信號(hào)在未發(fā)生次同步振蕩時(shí)其值非常小，而發(fā)生次 同步振蕩時(shí)則會(huì)變大。該方法將測(cè)量范圍縮小，放大了微小的模態(tài)信號(hào)，針對(duì)次同步振蕩的 特征提取出了故障分量，有效提高了監(jiān)測(cè)的靈敏度。
3.權(quán)利要求1所述的基于不同時(shí)間窗的突變量啟動(dòng)判別方法，其特征為以T1為計(jì)算間隔，計(jì)算采樣時(shí)間序列的絕對(duì)值和，構(gòu)成以T1為間隔的時(shí)間序列 Suml (k)。用相鄰的值做差Δ S = Suml (k+1)-Suml (k)，當(dāng)Δ S大于給定值時(shí)即認(rèn)為突變量 啟動(dòng)。同理，以Τ2為計(jì)算間隔，計(jì)算采樣時(shí)間序列的絕對(duì)值和，構(gòu)成以Τ2為間隔的時(shí)間序 列Sum2 (k)。用相鄰的值做差Δ S = Sum2 (k+1) _Sum2 (k)，當(dāng)Δ S大于給定值時(shí)即認(rèn)為突變 量啟動(dòng)。采用兩個(gè)不同的時(shí)間窗進(jìn)行計(jì)算可以避免模態(tài)信號(hào)緩慢變化時(shí)不啟動(dòng)的情況，提 高了監(jiān)測(cè)的可靠性。
4.權(quán)利要求1所述的基于不同時(shí)間窗的FFT提取模態(tài)分量的方法，其特征為模態(tài)信號(hào)依據(jù)其阻尼不同呈現(xiàn)發(fā)散或收斂，有些模態(tài)信號(hào)初始值較小，但逐漸發(fā)散，通 過(guò)不同時(shí)間窗的FFT才能辨識(shí)出真正的主要模態(tài)分量。
5.權(quán)利要求1所述的以模態(tài)頻率動(dòng)態(tài)組建互為帶阻的濾波器組，其特征為動(dòng)態(tài)組建濾波器組，實(shí)現(xiàn)了對(duì)次同步振蕩模態(tài)的自適應(yīng)檢測(cè)。以模態(tài)頻率互為帶阻的 濾波器組，具有非常優(yōu)異的幅頻特性。在計(jì)算某一模態(tài)時(shí)，有效消除了其余模態(tài)的影響。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模態(tài)實(shí)時(shí)計(jì)算方法可以得到SSO模態(tài)值，基于該方法可以實(shí) 現(xiàn)基于模態(tài)的SSO保護(hù)和控制技術(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及利用電網(wǎng)側(cè)信息實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)次同步振蕩(SSO)模態(tài)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別和測(cè)量技術(shù)，公開(kāi)了一種基于序列無(wú)限沖擊響應(yīng)濾波器(IIR)的振蕩模態(tài)自適應(yīng)實(shí)時(shí)檢測(cè)方法。該方法實(shí)時(shí)測(cè)量電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線處的電流，通過(guò)IIR濾波器組點(diǎn)阻掉其中的工頻分量并將電流信號(hào)限定在次同步頻率的范圍之內(nèi)。當(dāng)判斷發(fā)生SSO后，通過(guò)基于不同觀測(cè)窗的傅立葉變換(FFT)辨識(shí)出其中的主要模態(tài)分量，以各主要模態(tài)分量為基礎(chǔ)，動(dòng)態(tài)構(gòu)建互為帶阻的IIR濾波器組，分離出各主要模態(tài)分量，并對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行錄波。該方法可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)識(shí)別電網(wǎng)側(cè)的SSO模態(tài)量，計(jì)算簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)G01R23/165GK102109554SQ20091024308
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者奚志江, 楊詠林, 焦邵華, 王曉峰 申請(qǐng)人:北京四方博能自動(dòng)化設(shè)備有限公司, 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司