CN102239631B - 用于监视发电单元的电力阻尼顺应的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于监视发电单元的电力阻尼顺应的系统和方法，包括测量单元，该测量单元被配置成耦合到发电单元以识别与从其的电压输出关联的电压值、电流值和频率值。保持基于模型的滤波器的处理系统处理电压值、电流值和频率值，以估计由发电单元提供的阻尼的总量。使用各种统计技术来比较估计的总阻尼与数据库中保持的先前历史值，以确定是否以顺应预定方针的方式来操作由发电单元提供的电力系统稳定器(PSS)。

Description

用于监视发电单元的电力阻尼顺应的系统和方法

技术领域

本发明主要涉及电力发电及其后续传输和配送。本发明特别涉及一种估计由发电单元提供的机电阻尼的量值的系统。具体地，本发明涉及一种估计由发电单元保持的机电阻尼的当前水平以用于使用统计分析技术来与历史值比较的系统。

背景技术

发电单元一般由电机(比如由蒸汽涡轮驱动的同步发电机)或者机械力发电设备构成，该电机通过电力传输线的网络连接到消耗发电的各种电负载。为了实现这样的结果，由发电机保持的转子耦合到由蒸汽涡轮驱动的旋转输出轴或者原动机，从而进行发电。向下文称为供电网络的电力输配网络递送生成的电力，该网络向各种电负载供应生成的电力。因此，将发电单元与传输网络的发电单元组合的集成电力系统形成机电系统，其中在将涡轮供应的机械能转换成发电机的发电期间所形成的机电振荡按照牛顿第二运动定律以旋转形式来表征。这样，包括发电机(进行对来自驱动发电机转子的涡轮轴的输入机械功率的机电转换)的发电单元由归结于发电机转子的惯量(质量)表征，而供电网络可以视为非线性弹簧。因此，在原动机向发电机供应的机械功率与发电机向供电网络供应的电力之间的任何失配造成原动机的旋转速度的可变增加或者减少。原动机的旋转中的这样的可变性也表征为在包括发电单元和供电网络的整个集成电力系统内传播的机电扰动或者电力振荡。

一般而言，向电力系统赋予的机电扰动或者振荡往往降低由发电系统供应的电力的总质量，并且经常危及发电单元和供电网络的稳定性和可靠性。这样的振荡也致使形成发电单元和供电网络的关联设备和部件的不必要退化。此外，振荡可能造成破坏性的发电机断路从而引起为了保护发电机的昂贵部件免受振荡而进行的断电。为了限制或者减少这样的振荡，并入发电机和供电网络的集成电力系统具有与系统的物理机电现象关联的固有或者自然阻尼特性。自然阻尼的程度主要依赖于发电的具体方式、被供电的负载的电特性以及发电系统和关联负载的相对地理位置。然而自然机电阻尼的程度对于这样的集成电力系统而言一般极小，因此为了实现在整个集成电力系统内提供适当稳定水平的可接受阻尼性能，安装单独控制系统如电力系统稳定器(PSS)以向发电机贡献附加水平的机电阻尼。换而言之，需要形式为电力系统稳定器(PSS)的补充控制系统以保证即刻消除由发电系统产生的振荡扰动，从而以防止电力输配系统部件的退化。因此，监督或者管理供电网络操作的多数运营商要求在发电单元安装电力系统稳定器(PSS)以提高集成电力系统的操作稳定性以防止出现这样的振荡事件。

具体而言，电力系统稳定器(PSS)包括可以用软件、硬件或者二者的组合来实现的反馈控制器，该控制器向发电机保持的激励器提供控制输入。例如在同步发电单元的情况下，向其供应控制输入的激励器包括自动电压调节器(AVR)和与发电机关联的场电路。通过由于PSS的操作而向AVR提供适当控制输入，经由场电路与发电机转子的速度同相地供应适量的阻尼。因此PSS能够在出现对发电单元或者供电网络的损坏之前保持适当系统稳定性。

另外，为了最大化发电和传输容量而对集成电力系统的操作以及对替代发电技术的开发也产生有助于生成机电振荡的条件。例如，下一代发电机设计有更低H因子(兆瓦每单位兆伏安)以实现更高效的操作，而对于诸如风力发电的非常规能量生成方法的开发有利于增加这样的机电振荡的频率和严重性。此外，用于增加对现有发电网络的使用的操作策略使这样的系统面临更多压力，并且因此增加了这样的系统面临在已经遭遇送电网络故障状况之后造成的机电振荡的频率。

因此，由于电力消耗的持续增长，电力系统可能继续以使它们的电力传输容量最大化的方式来操作。另外，新的发电机设计减少在发电机和驱动它们的关联涡轮中保持的存储动能，因此造成更严重的机电振荡。同时，如风力发电的替代发电系统所提供的机电输出的不可预测性质使得对由此生成的机电振荡的管理成为一个重大挑战。

除了对管理这样的机电振荡的挑战之外，对这样的振荡进行监视和报告的方式也给负责保证供电网络的完整性和稳定性的各方带来障碍。例如，对发电单元的操作进行管理的发电事业公司和对供电网络的操作进行管理的供电事业公司通常包括可以具有不同操作日程和协议的单独无关实体。这样，供电事业公司依赖于发电系统运营商或者发电事业公司以经由电力系统稳定器(PSS)向发电系统提供充分的机电阻尼以防止供电网络的各种部件的退化以及保留或者以别的方式保持供电网络的稳定性和完整性。遗憾的是，由于产业的性质，发电事业公司经常禁用向发电系统供应阻尼的电力系统稳定器(PSS)。例如发电事业公司由于不良的控制器参数设计和设置而去激活电力系统稳定器(PSS)。取而代之，发电系统的运营商可以进行对PSS的自适应调节以发现它的增益，该增益然后可以针对所有操作点或者发电输出水平或者量值保持固定。因此，在发电系统操作于适当阻尼水平所没有设想的电力输出电平时，所选增益可能使整个发电和供电系统不稳定，或者可能造成整个系统的阻尼减少，这使系统更容易受到机电振荡。

另外，电力系统稳定器(PSS)可以简单地由于对PSS的不良调节而被监督发电事业公司操作的各方禁用。这可能造成发电机在视为发电机“正常”操作的操作过程期间使供电系统振荡，这根据产业报告已经出现于全世界(包括印度和墨西哥)。遗憾的是，系统运营商或者负责监督供电事业公司操作的其它监管实体具有有限的手段来识别发电单元是否在提供适当水平的阻尼以有效地有利于供电系统的动态稳定性。

除了经由PSS向发电系统提供适量的阻尼之外，还要求发电事业公司向各种监管和管制主体(比如North American ElectricReliability Corporation(NERC))定期报告它们的PSS操作以确认它们顺应阻尼方针。在报告过程的一种实现方式中，要求具有电力系统稳定器(PSS)功能的发电事业公司以季度为基础报告PSS的操作时数，而要求对无PSS操作的操作时数加注有关于PSS停用、激励系统停用、发电机维护等的充分信息。

然而遗憾的是，这样的报告措施的主要弊端在于PSS报告本身易于受到简单更改，因为一般没有验证报告中所含数据的准确性的机制。虽然离线PSS顺应监视系统或者其中在继不利振荡出现之后的分析期间评估顺应的系统可用于确定对发生的PSS操作的准确报告，但是这样的监视系统仅由大的和/或不规律的系统扰动(比如电故障或者被供电的负载的量值或者其它属性的改变)触发。另外，这样的离线分析耗费时间并且由于供电网络的操作性质而通常在大量时间(比如数周)之后被启动。因此这样的扰动后PSS分析并未提供一种实现对非顺应PSS操作的快速响应的主动系统，该系统将有利于提高发电和供电的稳定性。此外，即使在发电事业公司进行这样的扰动后PSS顺应分析之后，供电事业公司必须依赖于发电事业公司准确地报告它的顺应分析的结果这一前提。

因此，需要一种收集在线(实时)和/或离线数据以确定是否根据用于机电阻尼的具体方针来操作由发电单元保持的电力系统稳定器(PSS)的系统。此外，需要一种允许个人按照基准来检测实际和历史机电阻力值以用于使用统计技术进行后续比较的系统。另外，还需要一种配置成电耦合到供电母线以收集与发电单元关联的在线和/或离线机电阻尼数据的独立或者自治系统。

发明内容

鉴于前文，本发明的第一方面提供一种用于监视向供电网络供应的发电单元所生成的电力的机电阻尼顺应的系统，该系统包括：测量单元，适合于耦合到供电网络，所述测量单元被配置成识别由发电单元输出的电压值和电流值；数据库，适合于保持与发电单元的操作关联的至少一个先前电力阻尼值；以及处理系统，耦合到所述测量单元和所述数据库，所述处理系统保持至少一个滤波器，该滤波器被配置成基于所述识别的电压值和电流值来估计与发电单元输出的电力关联的电力阻尼值，其中所述处理系统比较所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值以确定所述估计的电力阻尼值相对于所述至少一个先前电力阻尼值是否变化。

本发明的另一方面提供一种用于监视向供电网络供应的发电单元所生成的电力的机电阻尼顺应的系统，该系统包括：测量单元，适合于耦合到供电网络，所述测量单元被配置成识别与发电单元生成的电力关联的操作频率；数据库，适合于保持与发电单元的操作关联的至少一个先前电力阻尼值；以及处理系统，耦合到所述测量单元和所述数据库，所述处理系统保持至少一个滤波器，该滤波器被配置成基于由所述测量单元识别的操作频率来估计与发电单元输出的电力关联的电力阻尼值，其中所述处理系统比较所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值以确定所述估计的电力阻尼值相对于所述至少一个先前电力阻尼值是否变化。

本发明的又一方面提供一种用于监视配置成向供电母线分配电力的发电单元的机电阻尼顺应的方法，该方法包括：提供配置成测量发电单元的操作频率的测量单元；提供与所述测量单元关联的至少一个先前阻尼值的数据库；将所述电力测量单元耦合到供电网络；测量发电单元的操作频率；基于发电单元的操作频率来估计与发电单元输出的电力关联的阻尼值；并且比较所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值。

附图说明

本发明的这些和其它特征及优点将参照下文描述、所附权利要求书和以下附图变得更好理解，其中：

图1是示出了根据本发明概念的用于监视发电单元的电力阻尼顺应的系统的框图；并且

图2是示出了根据本发明概念的图1中所示电力阻尼顺应系统保持的处理系统所利用的基于模型的滤波器和估计部件的框图。

具体实施方式

一种用于监视发电系统10的机电阻尼顺应的系统如附图的图1中所示由标号12大体地指代。然而在讨论阻尼顺应监视器12的部件之前将呈现对发电系统10的简洁讨论，因为它将帮助读者理解阻尼顺应监视器12的操作。

具体而言，发电系统10包括发电单元20，该单元包括涡轮22如蒸汽涡轮或者驱动旋转原动机24的其它设备。原动机24经由旋转发电机转子32耦合到发电机30，该转子与场电路34和发电机定子36在操作上关联，使得当转子32旋转时电力由发电机30输出。然后向供电母线50供应生成的电力以经由供电网络60向任何数目的各种负载70a、70b、70c…70x递送。也就是说，原动机24的旋转机械移动由发电机30转换成电力，然后经由供电网络60向连接到发电机30的负载70递送电力。这样，由于发电单元20的性质，有如下实例，其中原动机24递送的向发电机30的输入未匹配于用于向供电网络60和所附负载70供应的发电机30输出的电力。由于在向发电机30递送的电力与供电网络60需要的电力之间的这一失衡，原动机24的速度可能波动以便涡轮22尝试精确地匹配于供电网络60和所附负载70的电力需求。然而为了防止原动机24的旋转速度的这些波动发展成可能在发电机30和供电网络60造成损坏或者不稳定的机电振荡，电力系统稳定器(PSS)80耦合到发电机30。另外，原动机24的速度输出可能由于用来监视它的操作的时标而保持恒定。这样，附加控制输入可以用来按照更慢的时标修改原动机24的输出以便阻尼由此生成的任何电磁振荡。

PSS 80被配置成监视转子32的速度并且向其提供反馈信号，以便将速度保持于恒定或者接近恒定的水平。具体而言，为了完成反馈回路，电力系统稳定器(PSS)80经由自动电压调节器(AVR)90耦合到发电机30的场电路34。AVR 90被配置成监视发电机输出的电压并且经由场电路34控制发电机30，以便保持恒定或者接近恒定的参考电压。这样，在发电系统10的操作期间，PSS 80监视转子32的速度并且在速度改变的情况下向AVR 90供应适当控制信号。这样，AVR 90然后向场电路34供应适当反馈信号以便增加或者减少与发电机30的转子32的速度同相施加的机电阻尼的量，由此调节它的速度以便保持由发电机30输出的参考电压。这样，电力系统稳定器(PSS)80的一致操作对于保持整个发电系统10、具体为供电网络60的稳定性至关重要。这样，顺应监视系统12的目标在于提供如下工具，在该工具中可以对关于PSS 80是否提供顺应操作方针的阻尼水平进行确定而不直接访问特定PSS 80本身。

阐述了发电系统10的部件，现在将呈现顺应监视系统12的细节。具体而言，阻尼顺应监视系统12包括测量单元100如相量测量单元(PMU)或者耦合到供电母线50的其它电力质量(PQ)计量器或者监视器，尽管测量单元100可以耦合到供电网络60上的任何希望点或者节点。因此，顺应监视系统12使管理供电母线50和供电网络60的电力分配或者供电事业公司能够远程监视由在发电事业公司控制之下的PSS 80和发电单元30的其它部件所提供的阻尼水平，而不物理上访问发电单元30。具体而言，测量单元100可以用硬件、软件或者二者的组合来实现，并且配置成测量发电机30向供电母线50供应的模拟电压和电流。在一个方面中，测量单元100被配置成按照尼奎斯特采样速率生成电压和电流波形的数字采样，以便充分地监视在电压和电流波形中明显的机电动态。此外，也可以根据这些电压和电流测量来导出发电机30的操作频率，以有助于监视系统12以将讨论的方式操作。也就是说，测量单元100能够计算发电机30输出的主导正弦电压和电流信号相对于通用定时坐标或者测量的相量。可选地，虽然可以使用提供定时测量的其它设备，但是如果测量单元100不能提供定时测量，则GPS(全球定位系统)接收器102可以耦合到测量单元100。另外由于监督供电网络60操作的实体如供电事业公司通常不能直接访问发电单元20，所以配置监视系统12使得可以用将讨论的方式经由在测量单元100测量的电压值和电流值来间接估计发电单元20的总阻尼。

触发系统120耦合到测量单元100以选择性地启用测量单元100的操作以及顺应监视系统12的监视功能部件。在一个方面中，触发系统120包括如下算法的软件实现，该算法适合于在适于检测在发电系统10中存在机电振荡的任何通用或者专用处理设备上执行。具体而言，触发系统120经由测量单元100分析在这样的振荡期间输出的电力的测量信号内容以确定是否持久地激励发电机30，这意味着在分析的信号中有充分信息用来进行参数估计分析以识别由发电单元20提供的阻尼的量。在另一方面中，触发系统120可以配置为硬件实现方式，其中触发信号可以是向测量单元100传送的二进制信号以便启动对测量单元100测量的电流和电压信号的记录。在又一方面中，触发系统120可以与测量单元100的部件一起保持和/或集成，因此要求计算机软件启动触发过程。另外，触发系统120可以包括本地或者远程的传感器集合，这些传感器发送对电力系统设备(包括发电单元12，这可以例如包括断路器或者断开开关)的状态改变的指示。

顺应监视系统12也包括处理系统130，该处理系统保持多个基于模型的滤波器或者观测器140a、140b和140c，这些滤波器或者观测器经由适当软件来实现并且配置成并行操作以估计代表发电机30的数学模型的各种参数。这样的系统之所以有益是因为顺应监视系统12实现了对通过发电单元20与供电网络60的交互来提供的总机电阻尼水平或者合计机电阻尼水平(包括由发电机30的自然阻尼和电力系统稳定器(PSS)80贡献的阻尼)的估计。在一个方面中，处理系统130可以包括适合于完成基于模型的滤波器的操作和将讨论的由顺应监视系统12进行的各种其它功能的任何适当通用或者专用处理系统。例如虽然可以利用任何其它适当的基于模型的滤波器，但是可以用卡尔曼滤波器的形式实现观测器或者基于模型的滤波器140a-140c。此外，按照并联定向来耦合各观测器140，使得它们可以在各个微处理器上或者相同微处理器的不同线程上执行。在一个方面中，处理系统130可以使用发电机模型来估计总阻尼参数或者合计阻尼参数，该模型使用如下方法来实现，其中使用多个并行观测器来估计参数，比如在通过引用将内容结合于此、于2007年7月在瑞士洛桑召开的IEEE Power Tech Conference学报中发表的、标题为“Real-time Parameter Estimation of Dynamic Power Systems usingMultiple Observers”的出版物中阐述的方法。这样，基于模型的滤波器实现了对各种与操作有关的物理参数(包括但不限于发电单元20提供的阻尼的合计或者总量、发电机30保持的转子32的惯量和原动机24从涡轮22供应的机械功率)的估计。

数据库150耦合到处理系统130，该数据库被配置成存储或者保持由顺应系统12估计的先前总阻尼值或者合计阻尼值的历史值。数据库150可以包括任何适当的如下系统，该系统被配置成归档收集的阻尼值以用于经由处理系统130或者其它设备的后续分析，以使用将讨论的各种统计方法来确定估计的阻尼值是否顺应预定方针。监视系统10可以实现为实时(或者接近实时)监视的在线软件算法，或者可以实现为可以在机电振荡已经出现之后用于后分析的离线系统，其中采样的电压和电流波形存储于数据库150以用于后处理。

处理系统130经由测量单元100识别发电机30输出的电压值和电流值，于是基于模型的滤波器140a-140c实现定义如下的数学模型：

2H dw/dt＝(P_m-P_elec)-D(x_rest)(w-w_s)    (1)

该模型表征同步发电机30的操作。具体而言，变量H定义发电机30的惯量，P_m定义为原动机24向发电机30的转子32递送的机械功率；P_elec定义为发电机30输出的电力；D(x_rest)定义为发电单元20提供的机械阻尼的总量，其包括开环机电系统的固有阻尼(即发电机30所提供的阻尼加上它与供电网络60和负载70的交互)和PSS80提供的补充阻尼；并且(w-w_s)定义为在发电机30的速度与讨论的发电系统10(保持经由讨论的供电网络60互连的发电机30和负载70a-70x)的同步频率(例如60Hz)之间的频率差(弧度/秒)。

这样，基于模型的滤波器140a-140c利用数学模型(1)以生成由估计部件200(由处理系统130执行)处理和分析的输出值。具体而言，来自基于模型的滤波器140a-140c的输出在由包括估计部件200的最小平方参数估计单元270分析之前由构造单元250处理。因此，基于模型的滤波器140a-140c和估计部件200被配置成与发电单元20交互以便估计由发电机模型(1)定义的若干参数(包括参数D(x_rest)，该参数识别由发电单元20提供的阻尼的总量或者合计量)。具体而言，执行这样的估计过程，其中处理由测量单元100识别的电压值和电流值以确定参数P_elec，该参数定义发电机30输出的电力并且允许确定发电机转子32的操作频率或者速度(w-w_s)。作为一种测量发电机30输出的电压和电流的替代方式，测量单元100可以被配置成直接测量发电单元20的操作频率，该操作频率由于测量单元100与发电机30的接近电邻近而适于作为对发电机转子32的速度(w-w_s)的充分反映。在确定P_elec和w-w_s时，处理系统130、具体为动态发电机模型(1)、基于模型的滤波器140a-140c和估计部件200能够识别变量H和P_m，这实现经由估计部件200进行的最小平方分析来估计变量D(x_rest)，该变量定义由发电单元20提供的总阻尼水平。

通过由多个并联的基于模型的滤波器140a-140c和估计部件200运用的估计过程来估计总阻尼值D(x_rest)，可以使用将讨论的各种统计技术来估测当前估计的总阻尼值[D(x_rest)]相对于先前收集的历史总阻尼值[D(x_rest)]是否变化。例如，如果发现并联观测器或者基于模型的滤波器140确立的当前或者最近总阻尼估计D(x_rest)偏离以往已经估计的历史总阻尼值，则将向输电系统运营商(TSO)如供电事业公司提示已经出现与电力系统稳定器(PSS)80的操作有关的一些改变。具体而言，总阻尼值[D(x_rest)]的改变表明如下事实：与发电机30关联的PSS 80可能未被恰当操作或者PSS 80已经关断。

为了估计希望的参数H、P_m和D(x_rest)，使用基于模型的估计系统，基于模型的滤波器140a-140c实现发电机30的动态模型(1)，其中变量a_i、b_j和m_k是未知参数并且一般是考虑的动态发电单元20的物理参数的非线性函数。具体而言，可以用线性形式实现上文阐述的定义发电机30的数学模型(1)，从而使它适合于由基于模型的滤波器140a-140c实现。这样，实现由基于模型的滤波器140a-140c用来估计参数H、P_m和D(x_rest)的发电机模型(1)的方程以线性形式描述如下：和y＝Cx，其中：

$A=A_o+\underset{i=1}{\overset{p}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i{A}_i;---\left(2\right)$

$B=B_o+\underset{j=1}{\overset{q}{\mathrm{\Σ}}}{b}_j{B}_j;---\left(3\right),$ 以及

$M=M_o+\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{m}_k{M}_k.---\left(4\right)$

另外，通过级联矢量a＝[…a_i…]′、b＝[…b_j…]′和m＝[…m_k…]′来定义矢量θ＝[a′b′m′γ]′，其中标量γ定义为松弛变量。其中对于本申请而言：

M＝2H，A＝-D(x_rest)，B＝P_m-P_elec，C＝1，x＝w-w_s，y＝w-w_s，另外

A_o＝0，A_i＝1＝-1，a_i＝1＝D(x_rest)，B_o＝P_elec，B_i＝1＝1，b_i＝1＝P_m，

M_o＝1，M_i＝1＝1，m_i＝1＝2H-1，其中矢量

这样，各基于模型的滤波器140a-140c由θ的相应矢量元θ_e1-4定义，这通过实施以下设计的动态系统来实现：

$M_0{\stackrel{\·}{\hat{x}}}_{{\mathrm{\θ}}_e}=A_{{\mathrm{\θ}}_e}{\hat{x}}_{{\mathrm{\θ}}_e}+B_{{\mathrm{\θ}}_e}u+k_{{\mathrm{\θ}}_e}(y,{\hat{y}}_{{\mathrm{\θ}}_e})---\left(5\right)$

${\hat{y}}_{{\mathrm{\θ}}_e}=C{\hat{x}}_{{\mathrm{\θ}}_e}---\left(6\right),$ 并且

$\hat{y}=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ei}}{\hat{y}}_{{\mathrm{\θ}}_{\mathrm{ei}}}---\left(7\right)$

并且其中设计各函数以迫使随着t→∞而其中利用针对所设计的并联的基于模型的滤波器140a-140c的组依赖于这一收敛性质(当未知参数已知时)，估计单元270求解二次最小平方问题以便发现对未知参数的估计。具体而言，估计单元270处理已由构造单元250组装的所有基于模型的滤波器140a-140c的测量y和输出以形成矩阵作为输入数据。由此，估计单元270的输出形成θ的估计θ_e1-4，其与如在模型发电机模型(1)中定义的物理参数H、P_m、总阻尼值D(x_rest)和松弛变量(γ)关联。在一个方面中，可以用递归方式或者通过在各时间步骤求解与滑动时间窗关联的最小平方问题来完成这一最小平方估计过程。因此对于本申请而言，识别由矩阵定义的θ_e1的估计直接提供总阻尼值D(x_rest)的估计，如图2中所示。

虽然已经示出了发电单元20提供的总阻尼量的值如上文阐述的那样使用多个并联的基于模型的滤波器140和估计部件200通过参数估计来估计，但是这不应理解为限制，因为其它方法可以用来间接确立由发电单元30提供的总阻尼水平而不直接访问它。

在最小平方参数估计单元270估计当前总阻尼值D(x_rest)之后，然后使用多种统计分析技术经由处理系统130将它与存储于数据库150中的先前收集的或者历史总阻尼值[D(x_rest)]进行比较。具体而言，可以比较历史或者先前收集的总阻尼值[D(x_rest)]的平均值与当前估计的总阻尼D(x_rest)值。例如，如果当前估计的总阻尼值D(x_rest)少于先前收集的历史值D(x_rest)，则可以意味着当前已经去激活或者去除与发电机30关联地使用的电力系统稳定器(PSS)80。然而如果当前估计的总阻尼值D(x_rest)大于先前收集的历史总阻尼值D(x_rest)，则可以意味着先前已经去激活电力系统稳定器(PSS)80。另外，也可以比较当前估计的阻尼值与历史阻尼值的任何部分的平均。此外可以比较当前估计的总阻尼值与历史总阻尼值的标准差。取而代之，也应当理解也可以仅分析历史总阻尼值D(x_rest)以识别可能存在的任何特定趋势以识别PSS 80的操作改变。也就是说，可以使用各种数据挖掘技术来分析历史阻尼值D(x_rest)以识别阻尼值D(x_rest)的量值随时间的特定趋势或者模式。这样，数据挖掘有益于分析阻尼量D(x_rest)相对于定义的参考点(比如时间)已经改变的方式。

在以统计方式比较历史与当前估计的总阻尼值D(x_rest)的另一方面中，可以构造讨论的估计参数的分布以便获得估计的参数。然后比较估计的参数值与该分布的描述参数。例如，如果可以确定新估计的总阻尼参数D(x_rest)在估计的分布的两个或者三个标准差以外，则向监视发电系统10的个人提示已经基于电力系统稳定器80的初始状态(接通或者关断)来接通或者关断PSS 80。

在确定发电单元20提供的总机电阻尼水平脱离顺应的情况下，监督供电网络60的操作的供电事业公司可以通过联络对发电单元20的操作进行监督的发电事业公司或者其它当局主体来采取纠正动作。如先前提到的那样，由于在独立企业间的基础上相互交互的发电事业公司和供电事业公司是单独的不同企业，所以将不允许供电事业公司在发电单元20的现场直接确定提供的机电阻尼水平。然而顺应系统12通过使供电事业公司经由与供电母线50的接口远程地监视和分析当前机电阻尼水平来克服这一障碍。

在已经进行统计分析之后，处理系统130然后可以生成可以经由显示器用图形呈现的和/或打印的报告300。统计分析报告可以提供与当前总阻尼水平和存储于数据库150的历史阻尼水平的比较有关的各种细节以便于确定当前机电阻尼水平是否顺应当前规范。此外可以配置处理系统103，其中生成的报告300以任何希望的方式概括系统12已经估计的与发电单元30的操作关联的历史阻尼值和/或当前总阻尼值。

因此将理解，本发明一个或者多个实施例的一个优点在于，电力阻尼顺应系统确定电力系统稳定器(PSS)是否顺应预定标准来操作，而无需直接访问发电单元。此外，本发明的另一优点在于，电力阻尼顺应系统获得由发电单元保持的阻尼量的实时估计以用于与历史或者其它阻尼值的统计比较。另外，本发明的另一优点在于，用于监视发电单元的电力阻尼顺应的系统被配置成生成对发电系统提供的阻尼的改变进行识别的报告，以防止供电网络和/或发电单元出现损坏。

虽然已经参照某些实施例相当具体地描述本发明，但是其它实施例是可能的。因此，所附权利要求书的精神实质和范围不应局限于对这里包含的实施例的描述。

Claims (20)

1.一种用于监视向供电网络供应的发电单元所生成的电力的机电阻尼顺应的监视系统，所述监视系统包括：

测量单元，适合于耦合到所述供电网络，所述测量单元被配置成识别由所述发电单元输出的电压值和电流值；

数据库，适合于保持与所述发电单元的操作关联的至少一个先前电力阻尼值；以及

处理系统，耦合到所述测量单元和所述数据库，所述处理系统保持至少一个滤波器，所述滤波器被配置成基于所识别的电压值和电流值来估计与所述发电单元输出的电力关联的电力阻尼值，其中所述处理系统比较估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值以确定所述估计的电力阻尼值相对于所述至少一个先前电力阻尼值是否变化。

2.根据权利要求1所述的监视系统，其中所述测量单元包括相量测量单元(PMU)。

3.根据权利要求1所述的监视系统，其中所述测量单元包括电力质量(PQ)计量器。

4.根据权利要求1所述的监视系统，其中所述处理系统被配置成基于所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值的比较来生成报告。

5.根据权利要求1所述的监视系统，还包括耦合到所述测量单元的触发系统，所述触发系统被配置成识别是否持久地激励由所述发电单元输出的电力。

6.根据权利要求5所述的监视系统，其中如果所述触发系统识别持久地激励所述发电单元，则所述处理系统比较所述估计的电力阻尼值与所述先前电力阻尼值。

7.根据权利要求1所述的监视系统，其中所述处理系统保持多个并联的基于模型的滤波器，所述滤波器耦合到估计单元，以估计所述电力阻尼值。

8.根据权利要求7所述的监视系统，其中所述估计单元运用最小平方过程以估计所述电力阻尼值。

9.一种用于监视向供电网络供应的发电单元所生成的电力的机电阻尼顺应的监视系统，所述监视系统包括：

测量单元，适于耦合到所述供电网络，所述测量单元被配置成识别与由所述发电单元生成的电力关联的操作频率；

数据库，适合于保持与所述发电单元的操作关联的至少一个先前电力阻尼值；以及

处理系统，耦合到所述测量单元和所述数据库，所述处理系统保持至少一个滤波器，所述滤波器被配置成基于由所述测量单元识别的所述操作频率来估计与由所述发电单元输出的电力关联的电力阻尼值，其中所述处理系统比较估计的所述电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值以确定所述估计的电力阻尼值相对于所述至少一个先前电力阻尼值是否变化。

10.根据权利要求9所述的监视系统，其中所述测量单元包括相量测量单元(PMU)。

11.根据权利要求9所述的监视系统，其中所述测量单元包括电力质量(PQ)计量器。

12.根据权利要求9所述的监视系统，其中所述处理系统被配置成基于所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值的比较来生成报告。

13.根据权利要求9所述的监视系统，还包括耦合到所述测量单元的触发系统，所述触发系统被配置成识别是否持久地激励由所述发电单元输出的电力。

14.根据权利要求13所述的监视系统，其中如果所述触发系统识别持久地激励所述发电单元，则所述处理系统比较所述估计的电力阻尼值与所述先前电力阻尼值。

15.根据权利要求9所述的监视系统，其中所述处理系统保持多个并联的基于模型的滤波器，所述滤波器耦合到估计单元，以估计所述电力阻尼值。

16.根据权利要求15所述的监视系统，其中所述估计单元运用最小平方过程以估计所述电力阻尼值。

17.一种用于监视配置成向供电母线分配电力的发电单元的机电阻尼顺应的方法，所述方法包括：

提供配置成测量所述发电单元的操作频率的测量单元；

提供与所述测量单元关联的至少一个先前阻尼值的数据库；

将所述测量单元耦合到所述供电母线；

测量所述发电单元的操作频率；

基于所述发电单元的操作频率来估计与由所述发电单元输出的电力关联的阻尼值；以及

比较所述估计的电力阻尼值与所述至少一个先前电力阻尼值。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括比较所述先前电力阻尼值的标准差与所述估计的电力阻尼值。

19.根据权利要求17所述的方法，还包括比较所述先前电力阻尼值的平均值与所述估计的电力阻尼值。

20.根据权利要求17所述的方法，还包括生成比较所述估计的电力阻尼值与先前电力阻尼值的报告。