CN103245915B - 基于实时pmu数据的励磁系统在线监视方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法，该方法包括如下步骤：(1)数据测量单元采集发电机组及其励磁系统实时数据，在线监视其电压/电流和励磁电压信号的变化情况，实时检测发电机组扰动及励磁动作的发生；(2)在检测到发电机组扰动及励磁动作的发生情况下，实时分析计算励磁系统在扰动过程中的动态/静态行为特性。与现有技术相比，本发明具有简单方便、支持在线运行、无特殊要求限制等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种励磁系统在线监视方法，尤其是涉及一种基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法。
背景技术
发电机励磁系统作为同步发电机的重要控制单元，其动态性能对发电机及电力系统运行的稳定性及可靠性有着直接的影响。目前，为了分析和评估励磁系统的性能，同时，为了避免对电网正常运行形成干扰，常规的测试方法都是通过励磁系统单独的离线试验进行的，这不仅需要大量的前期准备工作并且也不能经常执行，而试验测试方法对测试用扰动信号的强度和作用时间的特定限制要求，也导致某些测试结果并不能完全反映励磁系统实际运行中的动态响应特性。
随着基于同步相量测量技术的广域相量测量系统的逐渐发展、成熟与应用，大量高密度采样、同一时标的机组及其励磁系统实时动态数据能够统一上送至网省级调度中心系统，这就为实现调度管理层对实际运行的励磁系统调节性能的在线监测和评价考核提供了基础。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单方便、支持在线运行、无特殊要求限制的基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
(1)数据测量单元采集发电机组及其励磁系统实时数据，在线监视其电压/电流和励磁电压信号的变化情况，实时检测发电机组扰动及励磁动作的发生；
(2)在检测到发电机组扰动及励磁动作的发生情况下，实时分析计算励磁系统在扰动过程中的动态/静态行为特性。
所述的检测发电机组扰动及励磁动作的发生包括：1)实时提取发电机端电压/电流数据，计算判断它们在给定时间内的变化量是否满足扰动判别条件来确定机组受到扰动；2)在检测到机组扰动后，判断分析其对应的励磁电压变化趋势是否符合实际物理响应情况，并根据励磁电压变化量确定励磁系统的动作。
所述的动态/静态行为特性，主要包括：扰动发生时间、励磁电压/电流的最大值及其出现时间、机端电压稳定时间、扰动前/后电压静态调整率、最大励磁电压倍数，励磁系统电压响应时间、电压暂态调整率。
与现有技术相比，本发明具有简单方便、支持在线运行、无特殊要求限制，它能够实现为调度运行管理机构提供实际运行励磁系统的动态调节性能的测试分析和评价考核参考。
附图说明
图1为本发明的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法，该方法包括如下步骤：
(1)数据测量单元采集发电机组及其励磁系统实时数据，在线监视其电压/电流和励磁电压信号的变化情况，实时检测发电机组扰动及励磁动作的发生；
(2)在检测到发电机组扰动及励磁动作的发生情况下，实时分析计算励磁系统在扰动过程中的动态/静态行为特性。
所述的检测发电机组扰动及励磁动作的发生包括：1)实时提取发电机端电压/电流数据，计算判断它们在给定时间内的变化量是否满足扰动判别条件来确定机组受到扰动；2)在检测到机组扰动后，判断分析其对应的励磁电压变化趋势是否符合实际物理响应情况，并根据励磁电压变化量确定励磁系统的动作。
所述的动态/静态行为特性，主要包括：扰动发生时间、励磁电压/电流的最大值及其出现时间、机端电压稳定时间、扰动前/后电压静态调整率、最大励磁电压倍数，励磁系统电压响应时间、电压暂态调整率。
基于上述方法原理所开发的励磁调节性能检测与分析软件作为广域控制保护系统功能模块的系统实现方式，其完整软件功能流程主要由五个模块组成，包括：数据输入模块、数据预处理模块、分析算法模块、数据存储与检索模块、人机接口模块。
数据输入模块负责励磁调节分析功能PMU动态数据的获取。分析使用的数据来源随励磁调节分析功能运行模式的不同而不同，主要分为在线运行模式和离线运行模式。
对于在线运行模式，励磁调节分析数据取自广域控制保护系统专用数据高速缓存区中的PMU实时数据，它是PMU子站将采集的机组及其励磁系统相关实时数据报文上送广域控制保护系统前置系统后，由前置系统进行接收与解释并送入实时高速缓存区供应用功能分析使用。
对于离线运行模式，励磁分析使用的数据来源主要为：1)存储在主站本地海量数据库系统中的PMU历史数据；2)通过前置系统从PMU装置中召唤到主站本地磁盘的100帧离线数据文件。系统通过调用历史数据接口以及离线文件解析接口获取离线分析所需PMU数据。
数据预处理模块的作用是为了确保由数据输入模块获得的分析用数据的正确性与合理性。主要功能包括消除数据毛刺的数据滤波处理、依据PMU数据质量码对动态数据的可用性和合理性检查、量测数据的完整性判别及机组和励磁系统运行状态判断等。
在数据预处理过程中，对于出现机组停机或PMU装置工况异常、PMU数据质量异常、量测数据不合理、不完整等无法满足分析计算要求的情况，将不进入后续处理流程。
该模块采用前面所提出的基于PMU数据的励磁调节性能分析方法来实现机组运行扰动的自动检测与励磁系统动态行为特性的自动分析。对于不同的功能运行模式，具体如下：
励磁调节软件的在线分析算法是由常驻分析进程负责完成的，它实时自动对全网由PMU上送的机组及其励磁系统动态数据进行在线监视，结合设定的在线计算参数，对于满足励磁性能分析要求的机组及励磁数据进行机组扰动与励磁动作在线检测，并完成励磁调节动态响应性能的计算。
而软件提供的励磁调节离线分析功能则能够结合设定的离线计算控制参数提供事后分析计算、多次重复研究、回放励磁调节动态过程和变化趋势的功能。其计算和分析方法与在线分析一致，但需通过人机界面手动启动，在离线分析进程检测到启动消息后，根据消息内容判别事后数据源(PMU历史数据或100帧离线文件)，进行励磁调节事件的事后反演与性能分析。
所有在线监测并计算得到的励磁调节分析结果都按照时间标识存储到系统数据库中，用户以后可方便地对励磁调节历史记录进行搜索查询。同时在本地磁盘将以文本形式记录该次扰动时全网机组及励磁系统动态数据变化情况和励磁分析结果，可供事后分析与动态过程重现。
而对于离线事后分析的励磁调节计算结果还可由人工决定是否作为重要案例永久保存到案例数据库中。保存的案例主要记录的是数据的开始和结束时间、案例简报与描述。其中，案例简报与描述是对机组励磁调节行为时段分析结果的简要描述，包括主要的计算结果参数和相关特征数据。而在保存案例分析结果的同时，系统还将提取对应时间段的机组及励磁系统的PMU数据进行关联存储，便于以后的案例分析。
人机接口模块借助广域控制保护系统主站统一、强大的平台功能为励磁调节性能分析的实时监视、事后计算、控制参数设置、历史案例数据浏览等功能提供了完美的支持。
励磁调节监视分析的结果与过程数据，在系统中可通过动态数据图元、动态表格元件、动态曲线控件等直观、方便的方式进行详细展示，主要的人机接口功能包括：(1)机组电压/电流，励磁电压/电流实时运行数据的动态曲线展示功能。
(2)以动态列表直观监视当前系统全部PMU机组及其励磁系统实时运行状态情况。
(3)每次在线与事后计算完成后，利用列表控件展示全部励磁扰动检测与分析结果，提供励磁调节过程详细信息浏览工具，显示选定机组扰动过程曲线及其励磁系统的动态响应曲线，并突出相关的特征数据点与性能参数计算结果。
(4)对于历史励磁调节记录和保存的励磁调节案例，提供方便的历史浏览工具供用户查询等。
(5)提供便捷的励磁调节分析结果统计与报表生成工具供励磁性能统计分析使用。
Claims (1)
1.一种基于实时PMU数据的励磁系统在线监视方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(1)数据测量单元采集发电机组及其励磁系统实时数据，在线监视其电压/电流和励磁电压信号的变化情况，实时检测发电机组扰动及励磁动作的发生；(2)在检测到发电机组扰动及励磁动作的发生情况下，实时分析计算励磁系统在扰动过程中的动态/静态行为特性；
所述的检测发电机组扰动及励磁动作的发生包括：1)实时提取发电机端电压/电流数据，计算判断它们在给定时间内的变化量是否满足扰动判别条件来确定机组受到扰动；2)在检测到机组扰动后，判断分析其对应的励磁电压变化趋势是否符合实际物理响应情况，并根据励磁电压变化量确定励磁系统的动作；
所述的动态/静态行为特性，主要包括：扰动发生时间、励磁电压/电流的最大值及其出现时间、机端电压稳定时间、扰动前/后电压静态调整率、最大励磁电压倍数，励磁系统电压响应时间、电压暂态调整率；
基于上述方法所开发的励磁调节性能检测与分析软件，包括数据输入模块、数据预处理模块、分析算法模块、数据存储与检索模块、人机接口模块，数据输入模块负责励磁调节分析功能PMU动态数据的获取，数据预处理模块的作用是为了确保由数据输入模块获得的分析用数据的正确性与合理性，包括消除数据毛刺的数据滤波处理、依据PMU数据质量码对动态数据的可用性和合理性检查、量测数据的完整性判别及机组和励磁系统运行状态判断；分析算法模块采用基于PMU数据的励磁调节性能分析方法来实现机组运行扰动的自动检测与励磁系统动态行为特性的自动分析，对于不同的功能运行模式，具体如下：励磁调节软件的在线分析算法是由常驻分析进程负责完成的，它实时自动对全网由PMU上送的机组及其励磁系统动态数据进行在线监视，结合设定的在线计算参数，对于满足励磁性能分析要求的机组及励磁数据进行机组扰动与励磁动作在线检测，并完成励磁调节动态响应性能的计算；而软件提供的励磁调节离线分析功能则能够结合设定的离线计算控制参数提供事后分析计算、多次重复研究、回放励磁调节动态过程和变化趋势的功能，其计算和分析方法与在线分析一致，但需通过人机接口模块手动启动，在离线分析进程检测到启动消息后，根据消息内容判别事后数据源，进行励磁调节事件的事后反演与性能分析。
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