電力系統次同步振蕩成份的在線檢測及濾除方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力領域，尤其涉及一種電力系統次同步振蕩成份的在線檢測及濾除 方法。
【背景技術】
[0002] 現有技術中，次同步振蕩的監測方法主要是針對串聯補償引起的次同步諧振 (Sub-Synchronous Resonance，SSR)。監測只能在發電廠內就地進行，監測信號主要取自發 電機組，監測方法按測量信號的不同可分為機械量測量和電氣量測量兩種測量方法。
[0003] 基于機械量測量的次同步振蕩監測方法，利用發電機組在環境擾動激勵下的轉子 運動動態過程，識別次同步振蕩模態。考慮了機械結構振動特性的大型發電機組本身就是 電網的一種"傳感器"，對于次同步振蕩，發電機組等值為多個集中質量塊，區域電網等值為 一個集中質量塊，發電機組軸系可靈敏感知該系統的振動。電網振蕩的環境激勵主要來自 負荷波動及噪聲，即電網環境擾動將激勵發電機組轉子發生微小運動攝動，通過高靈敏度 的微弱信號檢測方法可獲得電網環境激勵下的結構振動響應，通過基于隨機減量技術的振 動噪聲模態辨識方法可識別出該系統的多個振蕩模態及阻尼。
[0004] 機械量測量方法，雖然能夠實時就地判斷某發電機軸系是否發生了諧振，但無法 做到預警，也無法為振蕩源頭的定位提供有效信息。對轉速信號的監測使得該方法的應用 只能局限于發電機組，不能適應電力電子裝置大規模應用的現狀，無法實現全網范圍內的 監測;主要只針對振蕩模態進行精確檢測，無法給出準確的振蕩幅值和相位信息，從而無法 為次同步振蕩源的定位提供依據;計算復雜，不能實現在線快速監測。
[0005] 現有基于電氣量測量的次同步振蕩監測方法在理論上能夠提取電氣振蕩的模態， 并針對單臺機組實現次同步振蕩的預警，但現有的基于電氣量測量的次同步振蕩監測方 法，例如，Prony、小波分析、TLS-ESPRIT、神經網絡等方法，均計算比較復雜，計算量大，且對 噪聲和暫態過程比較敏感，很難真正實現次同步振蕩的在線快速檢測和實時預警。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種電力系統次同步振蕩成份的在線檢測及濾除方法，以解決現有技 術中的一項或多項缺失。
[0007] 本發明提供一種電力系統次同步振蕩成份的在線檢測方法，包括:獲取一電網電 力信號，并從所述電網電力信號中濾除工頻分量，以提取次同步振蕩分量;通過傅里葉變換 對所述次同步振蕩分量進行檢測分析，生成所述次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位。
[0008] -個實施例中，在從所述電網電力信號中濾除工頻分量，以提取次同步振蕩分量 之前，還包括:根據一設定采樣頻率，對包含工頻成份和次同步振蕩成份的所述電網電力信 號進行采樣。
[0009] -個實施例中，從所述電網電力信號中濾除工頻分量，以提取次同步振蕩分量，包 括:根據所述工頻成份的信號頻率設定第一數據窗;根據所述第一數據窗對采樣后的所述 電網電力信號進行濾波，以濾除工頻分量，得到所述次同步振蕩分量。
[0010] -個實施例中，通過傅里葉變換對所述次同步振蕩分量進行檢測分析，生成所述 次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位，包括:計算所述次同步振蕩分量的初始頻率;根據所 述初始頻率設定一數據窗寬度，并利用所述數據窗寬度和所述設定采樣頻率對所述次同步 振蕩分量進行加窗處理;對加窗后的所述次同步振蕩分量進行離散傅里葉變換DFT，得到所 述次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位。
[0011] -個實施例中，計算所述次同步振蕩分量的初始頻率，包括:采用過零法計算所述 次同步振蕩分量的初始頻率。
[0012] -個實施例中，還包括:根據所述頻率及所述設定采樣頻率判斷所述數據窗寬度 是否等于所述次同步振蕩分量的信號周期;若否，對所述次同步振蕩分量的幅值及相位進 行修正，以分別減小由所述數據窗寬度和所述信號周期之間的差異所導致的幅值誤差和相 位誤差。
[0013] -個實施例中，所述電網電力信號為電流信號。
[0014] -個實施例中，根據所述第一數據窗對采樣后的所述電網電力信號進行濾波，包 括:根據所述第一數據窗，利用一移動平均濾波器，對采樣后的所述電網電力信號進行濾 波。
[0015] 本發明還提供一種電力系統次同步振蕩成份的在線濾除方法，包括:獲取一電網 電力信號，并從所述電網電力信號中提取次同步振蕩分量;通過傅里葉變換對所述次同步 振蕩分量進行檢測分析，生成所述次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位;根據所述頻率設定 一第二數據窗;根據所述第二數據窗對包含工頻成份和次同步振蕩成份的所述電網電力信 號進行濾波，以濾除所述次同步振蕩分量，得到工頻分量。
[0016] -個實施例中，根據所述第二數據窗對包含工頻成份和次同步振蕩成份的所述電 網電力信號進行濾波，包括:根據所述第二數據窗，利用一移動平均濾波器，對包含工頻成 份和次同步振蕩成份的所述電網電力信號進行濾波。
[0017] -個實施例中，在從所述電網電力信號中提取次同步振蕩分量之前，還包括:根據 一設定采樣頻率，對包含工頻成份和次同步振蕩成份的所述電網電力信號進行采樣。
[0018] -個實施例中，從所述電網電力信號中提取次同步振蕩分量，包括:根據所述工頻 成份的信號頻率設定第一數據窗;根據所述第一數據窗對采樣后的所述電網電力信號進行 濾波，得到濾除所述工頻成份后的次同步振蕩分量。
[0019] -個實施例中，通過傅里葉變換對所述次同步振蕩分量進行檢測分析，生成所述 次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位，包括:計算所述次同步振蕩分量的初始頻率;根據所 述初始頻率設定一數據窗寬度，并利用所述數據窗寬度和所述設定采樣頻率對所述次同步 振蕩分量進行加窗處理;對加窗后的所述次同步振蕩分量進行離散傅里葉變換DFT，得到所 述次同步振蕩分量的頻率、幅值及相位。
[0020] -個實施例中，計算所述次同步振蕩分量的初始頻率，包括:采用過零法計算所述 次同步振蕩分量的初始頻率。
[0021] -個實施例中，還包括:根據所述頻率及所述設定采樣頻率判斷所述數據窗寬度 是否等于所述次同步振蕩分量的信號周期;若否，對所述次同步振蕩分量的幅值及相位進 行修正，以分別減小由所述數據窗寬度和所述信號周期之間的差異所導致的幅值誤差和相 位誤差。
[0022] -個實施例中，所述電網電力信號為電流信號。
[0023] -個實施例中，根據所述第一數據窗對采樣后的所述電網電力信號進行濾波，包 括:根據所述第一數據窗，利用一移動平均濾波器，對采樣后的所述電網電力信號進行濾 波。
[0024] 本發明實施例的次同步振蕩成份在線檢測方法，突破現有技術中想方設法從電網 電力信號中濾除次同步振蕩信號的固化思維，通過專門從電網電力信號中提取出次同步振 蕩分量，并分析出該次同步振蕩分量的具體信息，包括頻率、幅值及相位，即檢測出電網電 力信號中的次同步振蕩分量。利用該次同步振蕩分量的具體信息可以對電網電力信號進行 各種必要的處理，例如根據該次同步振蕩分量的具體信息從電網電力信號中快速濾除該次 同步振蕩分量。現有技術中的機械測量方法，僅局限于對發電機轉子轉速信號的監測，不能 適應電力電子裝置大規模應用的現狀，而本發明實施例的次同步振蕩成份的在線檢測方 法，進行次同步振蕩成份檢測的信號可以是多種電力信號，是一種電氣測量方法，能夠實現 全網范圍內的監測。現有技術中的次同步振蕩檢測方法，主要只針對振蕩模態進行精確檢 測，而本發明實施例的檢測方法，能夠給出準確的振蕩幅值和相位信息，從而為次同步振蕩 源的定位提供依據。現有的電氣檢測方法，選用直流電壓、直流電流及交流電壓有效值作為 分析信號，使得該方法只能適用于直流換流站，而本發明實施例的次同步振蕩成份檢測方 法所利用的電網電力信號，可以僅為多種電力信號中的一種，例如電壓或電流，信號選用簡 單，適用于全網檢測。本發明實施例的次同步振蕩成份濾除方法，根據上述次同步振蕩分量 的頻率、幅值及相位，濾除上述次同步振蕩成份，能夠有效抑制電力信號中次同步振蕩成份 對工頻信號的影響。
【附圖說明】
[0025] 為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：
[0026] 圖1是本發明實施例的電力系統次同步振蕩成份的在線檢測方法的流程示意圖；
[0027] 圖2是本發明另一實施例的電力系統次同步振蕩成份的在線檢測方法的流程示意 圖；
[0028] 圖3是本發明一實施例中從電網電力信號中提取次同步振蕩分量的方法流程示意 圖；
[0029] 圖4是本發明一實施例中從電網電力信號中提取次同步振蕩分量的方法流程示意 圖；
[0030] 圖5是本發明一實施例中工頻分量和次同步振蕩分量比值隨次同步振蕩頻率變化 的曲線