CN103913632B - 一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法。包括以下步骤：1)在基波频率为的电力系统中监测到频率为的低频振荡；2）取局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，分别采用数字信号处理技术得出其中频率分别为和的分量；3）通过计算，得到局部电网注入系统的频率为和的有功功率分量之和P。如果P>0，则可判断该局部电网内存在振荡源。本发明方法能有效识别低频同步振荡源，为进一步定位和消减电网低频振荡提供了依据。
Description
技术领域
本发明属于电力系统低频振荡领域，涉及一种电网低频同步振荡源识别方法，更具体的说，是涉及一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法。
背景技术
在现代电力系统中，互联规模日益扩大、大型机组快速励磁系统广泛应用等因素，使得电力系统的低频振荡问题日益突出。近年来，低频振荡现象在国内电网中多次出现，已成为威胁互联大电网安全稳定运行的重要问题。低频振荡严重影响电力系统稳定和机组运行安全，如果系统稳定被破坏，可能造成一个或数个区域停电，对国民经济和人民生活造成损失。识别和定位低频振荡源，以采取有效措施减少振荡发生或者在产生振荡时使其尽快平息，对电网安全稳定运行具有重要意义。
随着通讯技术的发展，电网监测能力已经大为提高，能够实现广域电网实时运行数据的采集观测。当电网低频振荡时，扰动电压、电流波形发生沿着电力网络向四周快速传播。目前对低频振荡源位置的研究，主要集中在其定位上，比如利用采样数据的波形相似度来提取扰动行波在输电线路上的传播延时来计算低频扰动源的具体位置。事实上，识别振荡源所在网络区域也具有重要实际价值。
在低频振荡的监测和振荡源的识别方面，已有大量文献发表，本文提出了一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法，利用发生振荡时振荡源向主网注入相应频率的有功功率作为判据，来判别局部电网中是否存在振荡源。
发明内容
本发明提出了一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法。本发明是一种判别局部电网是否为低频振荡源的方法，能有效识别低频同步振荡源，为进一步定位和消减电网低频振荡提供依据。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法，包括以下步骤：
1)利用广域监测系统在基波频率为f0的电力系统中监测到频率为f1的低频振荡；
2)测取局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，分别傅里叶分析或prony分析技术得出其中频率分别为f0+f1和f0-f1的分量；
3)计算得到频率分别为f0+f1和f0-f1的有功功率分量之和P，如果P>0，则可判断该局部电网内存在振荡源。
上述步骤2)中测取到局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，按照叠加原理，在系统中的基频分量之外，它们之中和频率f1的低频振荡相关的瞬时分量的理想形式分别为：
其中Au和Ai分别为电压、电流中振荡分量对应的幅值，和分别为基波电压和电流的初始相位角，和分别为电压和电流中在基波信号上调制的频率为f1的振荡分量的初始相位角。
上述步骤3)的有功功率表达为如下形式
本发明是一种判别局部电网是否为低频振荡源的方法，其机理基于以下规律：当局部电网中存在振荡源时，局部电网向主网注入和振荡相关频率的有功功率，因此该方法能有效识别低频同步振荡源，为进一步定位和消减电网低频振荡提供依据。
附图说明
图1是本发明方法的实施流程图；
图2是对于频率f0+f1或f0-f1的任一电流分量的等效电网结构示意图。其中A点为观测点，A点左侧表示局部电网，其中存在频率f0+f1或f0-f1的振荡源，右侧表示主网。图中I表示局部电网注入主网的电流，V表示监测 点处的电压，P表示局部电网注入主网的功率，Z表示主网的等值阻抗。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例：
本发明提出的判别局部电网是否为低频振荡源的方法包括以下步骤：
1)在基波频率为f0的电力系统中监测到频率为f1的低频振荡
2)取局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，分别采用数字信号处理技术得出其中频率分别为f0+f1和f0-f1的分量
3)通过计算，得到有功功率指标P。如果P>0，则可判断该局部电网为振荡源。
在步骤2)中，根据叠加原理，局部电网与主电网的联络节点处的电压，其中所含频率为f1的低频振荡源产生的瞬时分量值可以表示为
同样根据叠加原理，流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，其中所含频率为f1的低频振荡源产生的瞬时分量值可以表示为
则在步骤3)中，有功功率指标为振荡源存在于局部电网时注入系统的有功功率，经计算可表示为
用BPA软件的计算来检验。根据BPA计算得到的电压和电流波形，可以用prony等方法得到Au、Ai、同时可以假定相角差等于系统无振荡时线路功率上的功率因数角。这样，进行振荡源判别的具体方 法如下：
(a)取无振荡时线路潮流的功率因数角作为振荡过程中与基波有关的相角差
(b)对BPA计算得到的电压和电流波形进行Prony分析，得到Au、Ai、
(c)计算有功功率指标P，并根据其符号判别是否为振荡源。
这种判别方法在BPA仿真系统中已经得到有效的验证。
Claims (3)
1.一种基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法，其特征在于包括以下步骤：
1)利用广域监测系统在基波频率为f0的电力系统中监测到频率为f1的低频振荡；
2)测取局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，分别采用傅里叶分析或prony分析技术得出其中频率分别为f0+f1和f0-f1的电流、电压分量；
3)计算得到局部电网注入系统的频率分别为f0+f1和f0-f1的有功功率分量之和P，如果P>0，则可判断该局部电网内存在振荡源。
2.根据权利要求1所述基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法，其特征在于上述步骤2)中测取到局部电网与主电网的联络节点处的电压和流经有关联络线由局部电网注入主网的电流，按照叠加原理，在系统中的基频分量之外，它们之中和频率f1的低频振荡相关的瞬时分量的理想形式分别为：
其中Au和Ai分别为电压、电流中振荡分量对应的幅值，和分别为基波电压和电流的初始相位角，和分别为电压和电流中在基波信号上调制的频率为f1的振荡分量的初始相位角。
3.根据权利要求2所述基于振荡分量功率方向的低频同步振荡源识别方法，其特征在于上述步骤3)的有功功率表达为如下形式：
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