CN104538952B - 汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置，所述方法包括步骤：获取低频振荡监测量和阀位监测量；根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。本发明根据低频振荡的频率特性和数字带阻滤波器的相关特性，在监测到电力系统发生低频振荡且低频振荡由调速系统引起时，投入数字带阻滤波器与PID控制器串联，达到滤除汽轮机调速系统侧的低频振荡扰动信号进而平息振荡的作用，以实现低频振荡的防控和抑制，保证电力系统的安全稳定运行。

Description

汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法、一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置。

背景技术

电力系统运行的稳定是电力系统中最基本和最重要的任务。目前由于发电厂、电网和用户的多方参与，使得电力系统运行方式、动态行为更加复杂。电力系统发生低频振荡将严重影响系统的稳定性和运行机组的安全，如果导致系统稳定性破坏，则可能造成一个或几个区域停电，对人们的生活和国民经济造成严重的损失。

按照预防负阻尼机制思想设计的PSS(power system stabilization，电力系统稳定器)自出现以来，已经成为抑制电力系统低频振荡、提高功率传输容量、改善系统稳定性的重要技术措施，将PSS投入到现场运行后对低频振荡起到了很好的抑制作用。但是投入的PSS并不能很好地抑制互联电网的区间低频振荡，并且许多安装了PSS的系统也时有低频振荡现象发生，而这些低频振荡的发生，有相当一部分与调速系统密切相关，影响电力系统的安全稳定运行。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够有效抑制低频振荡的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置。

一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，包括步骤：

获取低频振荡监测量和阀位监测量；

根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；

若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；

若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。

一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，包括：

监测量获取模块，用于获取低频振荡监测量和阀位监测量；

低频振荡检测模块，用于根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；

相关性确定模块，用于在电力系统发生低频振荡时，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；

滤波器投入模块，用于在低频振荡监测量与阀位监测量相关时，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。

本发明汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置，根据低频振荡的频率特性和数字带阻滤波器的相关特性，在监测到电力系统发生低频振荡时，判断低频振荡监测量和阀位监测量是否相关，若相关，则判断出低频振荡由调速系统引起，然后投入数字带阻滤波器与PID控制器串联，达到滤除汽轮机调速系统侧的低频振荡扰动信号进而平息振荡的作用，以实现低频振荡的防控和抑制，保证电力系统的安全稳定运行。

附图说明

图1为本发明方法实施例的流程示意图；

图2为从低通到带阻的频率变换关系曲线示意图；

图3为从低通到带阻的幅度响应关系示意图；

图4为本发明方法具体实施例的示意图；

图5为某电厂实际录波曲线示意图；

图6为PSCAD/EMTDC重现示意图；

图7为投入滤波器后系统曲线示意图；

图8为本发明装置实施例的结构示意图；

图9为本发明相关性确定模块实施例一的结构示意图；

图10为本发明相关性确定模块实施例二的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明汽轮机调速系统低频振荡抑制方法的具体实施方式做详细描述。

如图1所示，一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，包括步骤：

S110、获取低频振荡监测量和阀位监测量；

S120、根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡，若是，进入步骤S130，否则返回步骤S110；

S130、确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关，若相关，进入步骤S140，否则返回步骤S110；

S140、将数字带阻滤波器与PID(proportion integration differentiation，比例-积分-微分)控制器串联。

低频振荡监测量用于判断电力系统是否发生低频振荡，包括角速度和功率等。阀位监测量主要用于判断电力系统的低频振荡是否与调速系统有关，包括阀位指令和实际阀位等。获取到低频振荡监测量和阀位监测量后，需要先根据低频振荡监测量判断电力系统是否发生了低频振荡，从而确定是否需要进行低频振荡抑制。

低频振荡监测一般是基于广域测量系统(Wide Area Measurement System，WAMS)。广域测量系统由同步相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)、通信网络、WAMS(Wide Area Measurement System，广域监测系统)主站构成。在电网主要的变电站和发电厂安装PMU装置，通过测量线路和发电机功率、电压、角速度等物理量，可以从全网的角度对低频振荡现象进行有效的监测。然后采用PRONY(普罗尼算法)获得低频振荡的幅值、频率、阻尼比、衰减因子等特征，根据这些特征判断电力系统是否发生低频振荡。

PRONY是针对等间距采样点，假设模型是有一些具有任意幅值、相位、频率和衰减因子的指数函数的线性组合，即认为测量输入x(0)，…，x(n-1)的估计值可以表示为：

$\hat{x}\left(n\right)=\underset{m=0}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{b}_m{Z}_m^n=\underset{m=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{A}_m{e}^{j{\mathrm{\θ}}_m}{e}^{(a_m+j2\mathrm{\π}{f}_m)\mathrm{\Δt}}---\left(1\right)$

其中A_m为幅值，f_m为频率，a_m为衰减因子，θ_m为初相，Δt为时间间隔。

根据PRONY获得低频振荡的幅值、频率、阻尼比、衰减因子等特征的具体步骤为：

(1)构造样本函数矩阵，如公式(2)所示；

其中 $r(i,j)=\underset{n=p}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}x(n-j)x^{*}(n-i),$ N表示样本容量。

(2)确定公式(2)R阵的有效秩p。

(3)根据公式(3)求解a。

$\left[R\right]\left[\begin{array}{c}1\\ a_1\\ .\\ .\\ .\\ a_p\end{array}\right.0=\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\ϵ}}_p\\ 0\\ .\\ .\\ .\\ 0\end{array}\right]---\left(3\right)$

(4)根据求解的a求解公式(4)的根z；

1+a₁z^-1+…+a_pz^-p＝0 (4)

并根据公式(5)递推出

$\hat{x}\left(n\right)=-\underset{m=1}{\overset{P}{\mathrm{\Σ}}}{a}_i\hat{x}(n-m)---\left(5\right)$

(5)根据公式(6)确定参数b。

(6)确定根z和参数b后，根据公式(7)确定振幅、相位、衰减和频率。

$\left\{\begin{array}{c}{A}_i=\left|b_i\right|\\ {\mathrm{\θ}}_i=\arctan p[\mathrm{Im}\left(b_i\right)/\mathrm{Re}\left(b_i\right)]/2\mathrm{\π\Δt}\\ a_i=\mathrm{Im}\left(z_i\right)/\mathrm{\Δt}\\ f_i=\arctan [\mathrm{Im}\left(z_i\right)/\mathrm{Re}\left(z_i\right)]/2\mathrm{\π\Δt}\end{array}\right.---\left(7\right)$

确定振幅、相位、衰减和频率后，即可以判断电力系统是否发生低频振荡。

上述低频振荡监测只对角速度和功率等参数进行监测，根据这些监测参数能判断电力系统是否发生低频振荡，但是不能反映低频振荡是否由调速系统引起。为了有效对发电机调速系统侧的低频振荡进行抑制，本发明还获取阀位相关的监测量，包括阀位指令和实际阀位等，通过判断其与低频振荡监测量是否相关，从而确定系统振荡的发生是否和调速系统有关。

相关系数是在直线相关条件下，表明两个现象之间相关关系的方向和密切程度的综合性指标，其表达式为(8)：

${\mathrm{\ρ}}_{\mathrm{XY}}=\frac{\mathrm{Cov}(X,Y)}{\sqrt{D\left(X\right)}}=\frac{E\left[(X-E\left(X\right))(Y-E\left(Y\right))\right]}{\sqrt{D\left(X\right)}\sqrt{D\left(Y\right)}}---\left(8\right)$

其中Cov表示协方差，E表示平均值，D表示平均偏离程度。

二维随机变量(X，Y)的相关系数：-1≤ρ_XY≤1。若ρ_XY＞0，则表示X与Y正相关；若ρ_XY＜0，则表示X与Y负相关；若ρ_XY＝1，则表示X与Y正线性相关；若ρ_XY＝-1，则表示X与Y负线性相关；若ρ_XY＝0，则表示X与Y不相关。

通常情况下，ρ_XY是未知的，所以一般用其样本相数r来判断变量X，Y的相关性。r绝对值大小说明现象之间相关关系的紧密程度。根据r绝对值判断现象之间相关关系的紧密程度标准为：|r|＜0.3时，没有关系；0.3≤|r|＜0.5时，低度相关；0.5≤|r|＜0.8时，中度相关；|r|≥0.8时，高度相关。一般可以认为|r|≥0.5时，X，Y是相关的，但是阈值不限定于0.5，可以为选取的其它数值。

r的测定方法为：

$r=\frac{{\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}^2}{{\mathrm{\σ}}_x{\mathrm{\σ}}_y}---\left(9\right)$

其中 ${\mathrm{\σ}}_{\mathrm{xy}}^2=\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}(x-\stackrel{\‾}{x})(y-\stackrel{\‾}{y}),{\mathrm{\σ}}_x=\sqrt{\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}{(x-\stackrel{\‾}{x})}^2},{\mathrm{\σ}}_y=\sqrt{\frac{1}{n}\mathrm{\Σ}{(y-\stackrel{\‾}{y})}^2}.$

根据公式(9)得到r为公式(10)：

$r=\frac{\mathrm{\Σ}(x-\stackrel{\‾}{x})(y-\stackrel{\‾}{y})}{\sqrt{{\mathrm{\Σ}(x-\stackrel{\‾}{x})}^2}\sqrt{\mathrm{\Σ}{(y-\stackrel{\‾}{y})}^2}}---\left(10\right)$

将阀位监测量作为变量X，低频振荡监测量作为变量Y，或者将低频振荡监测量作为变量X，阀位监测量作为变量Y，根据公式(10)即可以确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数。

虽然样本相关系数r可以作为相关系数ρ_XY的估计值，但是由于抽样误差的存在，从相关系数ρ_XY＝0的总体中抽样出的样本相关系数r不一定为0。所以有必要进行假设检验以确定不等于0的r是来自ρ_XY＝0的总体还是ρ_XY≠0的总体。步骤S130中根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关的步骤包括：

判断所述相关系数是否大于或等于预设阈值；

若是，设H₀:ρ_XY＝0；H₁:ρ_XY≠0，给定显著性水平α，在零假设下，采用v＝(n-2)进行t检验，其中n为样本数目；

若进行单侧的t检验，则当|t|＞t_α,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的；

若进行双侧的t检验，则当|t|＞t_α/2,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的。

根据上述可知，当相关系数r大于或等于预设阈值且来自于ρ_XY≠0的总体时，即可以判定低频振荡监测量与阀位监测量相关，低频振荡是由调速系统引起的，即可以采取措施抑制调速系统侧的低频振荡。

由于低频振荡产生的原因就其本质而言，是系统的控制措施带来的负阻尼，所以控制思路有两类：一是调整控制措施，减小其带来的负阻尼；二是通过附加控制提供额外的正阻尼。本发明即利用了数字带阻滤波器的频率特性，滤除调速系统可能反馈的低频振荡信号，进而防止负阻尼的出现。

本发明的数字带阻滤波器可以通过设计模拟低通滤波器得到，需要说明的是，数字带阻滤波器获取的方法并不限定于以下方法。下面对模拟低通滤波器得到数字带阻滤波器的过程进行详细描述。

1、模拟低通到模拟带阻的变换

低通到带阻的变换关系为：

$p=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2\stackrel{\‾}{s}}{{\stackrel{\‾}{s}}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}---\left(11\right)$

式中p为低通原型拉普拉斯变量，代表带阻函数的拉普拉斯变量，表示模拟带阻有关的中心角频率。

另和p＝jΩ_p，代入公式(11)，得到模拟低通和模拟带阻的频率关系：

${\mathrm{\Ω}}_p=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}{{\mathrm{\Ω}}_2-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}^2}---\left(12\right)$

从模拟低通到模拟带阻的频率变换关系曲线如图2所示。图2中Ω_p表示低通的截止频率，表示模拟带阻有关的下限频率、中心频率、上限频率。从图2可知，Ω_p＝0映射到 $\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}=0$ 和 $\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}=\∞;{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_p=\±\∞$ 映射为 $\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}={\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2,$ Ω_p＝+Ω_pc映射为Ω_p＝-Ω_pc映射为

模拟低通响应到模拟带阻响应的变换关系如图3所示。由图3可知，从直流到Ω_pc的低通原型幅度响应变换为从到频带之外的新的幅度响应，大于Ω_pc的频率(也即低通阻带)变成从到的频带内的新响应。

从公式(12)可得：

${\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1^2}---\left(13\right)$

$-{\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_3}{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_3^2}---\left(14\right)$

将公式(13)与公式(14)式相加及相减并化简后可得：

${\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2=\sqrt{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_3}---\left(15\right)$

$B={\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_3-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}{{\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}}=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_1{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_3}{{\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}}---\left(16\right)$

从公式(15)可以看出阻带响应相对于中心频率呈几何对称；从公式(16)可以看出阻带带宽B与低通原型中的参考带宽Ω_pc成反比。

由模拟低通滤波器确定模拟带阻滤波器的系统函数的步骤为：

(1)确定低通系统函数

(2)在所确定的低通系统函数中，代入(11)式转换关系，可得带阻系统函数为：

$H_{\mathrm{br}}\left(\stackrel{\‾}{s}\right)=H_{\mathrm{lp}}\left(\stackrel{\‾}{p}\right){|}_{p=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2\stackrel{\‾}{s}}{{\stackrel{\‾}{s}}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}}---\left(17\right)$

2、数字带阻滤波器的设计

利用模拟低通到带阻的变换式(11)以及双线性变换，可得：

$p=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2\stackrel{\‾}{s}}{{\stackrel{\‾}{s}}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}=\frac{{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2\left[\frac{2}{T}\left(\frac{1-z^{-1}}{1+z^{-1}}\right)\right]}{\frac{{\left(\frac{2}{T}\right)}^2{(1-z^{-1})}^2}{{(1+z^{-1})}^2}+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}---\left(18\right)$

其中T为取样周期，z为z变换(z-transformation)后的变量。

经整理的：

$p=\frac{\frac{2}{T}{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2(1-z^{-2})}{[{\left(\frac{2}{T}\right)}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2][1-\frac{2[{\left(\frac{2}{T}\right)}^2-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}{{\left(\frac{2}{T}\right)}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}{z}^{-1}+z^{-2}]}---\left(19\right)$

根据双线性变换特性，低通滤波器频率和带阻滤波器Ω的关系为：将该关系代入公式(15)和公式(16)，得到：

${\mathrm{tg}}^2\frac{{\mathrm{\Ω}}_{2}T}{2}\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_{1}T}{2}\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_{3}T}{2}---\left(20\right)$

$\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_{3}T}{2}-\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_{1}T}{2}=\frac{2}{T}\frac{{\mathrm{tg}}^2\frac{{\mathrm{\Ω}}_{2}T}{2}}{{\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}}=\frac{2}{T}\frac{\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_3}{2}\mathrm{tg}\frac{{\mathrm{\Ω}}_{1}T}{2}}{{\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}}---\left(21\right)$

Ω₁，Ω₂，Ω₃表示数字带阻滤波器相关的下限频率、中心频率和上限频率。在公式(19)中令利用相关三角恒等式，可得：

$D_1={\mathrm{\Ω}}_{\mathrm{pc}}\mathrm{tg}\left(\frac{{\mathrm{\Ω}}_3-{\mathrm{\Ω}}_1}{2}\right)T---\left(22\right)$

其中Ω_pc为模拟低通滤波器的截止频率。

令 $E_1=2\frac{{\left(\frac{2}{T}\right)}^2-{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2}{{\left(\frac{2}{T}\right)}^2+{\stackrel{\‾}{\mathrm{\Ω}}}_2^2},$ 可得：

$E_1=\frac{2\cos \left[\frac{({\mathrm{\Ω}}_1+{\mathrm{\Ω}}_3)T}{2}\right]}{\cos \left[\frac{({\mathrm{\Ω}}_1-{\mathrm{\Ω}}_3)T}{2}\right]}=2\cos {\mathrm{\Ω}}_{2}T---\left(23\right)$

那么公式(19)可以表示为：

$p=\frac{D_1(1-z^{-2})}{1-E_1{z}^{-1}+z^{-2}}---\left(24\right)$

因此，从模拟低通系统函数H_lp(p)求得数字带阻系统函数H(z)的关系为：

$H\left(z\right)=H_{\mathrm{lp}}\left(p\right){|}_{p=\frac{D_1(1-z^{-2})}{1-E_1{z}^{-1}+z^{-1}}}---\left(25\right)$

可见，数字带阻滤波器的极点数(或阶数)等于模拟低通滤波器极点数的两倍。

在公式(24)式中，令p＝jΩ_p和z＝e^jΩT，可以建立数字带阻滤波器的频率变量与模拟低通滤波器的频率变量间的关系：

${\mathrm{\Ω}}_p=D_1\frac{\sin \mathrm{\ΩT}}{\cos \mathrm{\ΩT}-\frac{E_1}{2}}=D_1\frac{\sin \mathrm{\ΩT}}{\cos \mathrm{\ΩT}-\cos {\mathrm{\Ω}}_{2}T}---\left(26\right)$

其中Ω_p为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率。

根据公式(26)即可以对模拟低通滤波器的频率进行设置，从而由模拟低通滤波器得到数字带阻滤波器。

如图4所示，虚线框内的部分为本发明改进的部分。获取低频振荡监测量和阀位监测量，根据低频振荡监测量确定电力系统发生低频振荡，根据低频振荡监测量和阀位监测量确定低频振荡由调速系统引起时，则将开关投加到1，将滤波器与PID控制器串联，从而滤除调速系统引起的低频振荡扰动信号，实现低频振荡的防控和抑制，保证了电力系统的安全稳定运行。

为了更清晰的理解本发明达到的技术效果，下面结合一个具体实施例进行说明。

南方电网某电厂共有2台额定功率330MW(兆瓦)的汽轮发电机组。2013年5月8日，机组检修后并网运行，1号机组带220MW负荷运行，2号机组带230MW负荷运行，13:50分1号机组开始进行单顺阀切换操作。阀切换过程中，1号机组发生低频功率振荡，有功功率在186MW～279MW范围内摆动，振荡持续77秒，振荡频率0.171Hz，PMU/WAMS系统记录到了机组有功振荡，如图5所示。

根据记录的低频振荡监测量和阀位监测量，确定此次低频振荡由调速系统引起。如图6所示，在PSCAD/EMTDC(Power Systems Computer Aided Des ign)仿真平台中进行仿真重现。然后投入带阻滤波器，在带阻模式下，设置不同的截止频率上下限，直到振荡基本平息，具体效果如图7所示。

基于同一发明构思，本发明还提供一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，下面结合附图对本发明装置的具体实施方式做详细描述。

如图8所示，一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，包括：

监测量获取模块810，用于获取低频振荡监测量和阀位监测量；

低频振荡检测模块820，用于根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；

相关性确定模块830，用于在电力系统发生低频振荡时，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；

滤波器投入模块840，用于在低频振荡监测量与阀位监测量相关时，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。

低频振荡监测量用于判断电力系统是否发生低频振荡，包括角速度和功率等。阀位监测量主要用于判断电力系统的低频振荡是否与调速系统有关，包括阀位指令和实际阀位等。

监测量获取模块810获取到低频振荡监测量和阀位监测量后，低频振荡检测模块820根据低频振荡监测量，可以采用PRONY方法判断电力系统是否发生了低频振荡。在电力系统发生低频振荡时，相关性确定模块830根据低频振荡监测量和阀位监测量确定低频振荡是否由调速系统引起。如图9所示，所述相关性确定模块830可以包括相关系数确定单元8301，所述相关系数确定单元8301用于根据确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，其中x、y分别表示阀位监测量和低频振荡监测量。

得到相关系数后，需要根据该相关系数判断低频振荡监测量和阀位监测量是否相关。如图10所示，所述相关性确定模块830还可以包括：

与相关系数确定单元8301相连的相关系数判断单元8302，用于判断所述相关系数是否大于或等于预设阈值；

t检验单元8303，用于在相关系数大于或等于预设阈值时，设H₀:ρ_XY＝0；H₁:ρ_XY≠0，给定显著性水平α，在零假设下，采用v＝(n-2)进行单侧t检验或双侧t检验，其中n为样本数目；

相关性确定单元8304，在|t|＞t_α,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的，或在|t|＞t_α/2,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的。

在确定了低频振荡是由调速系统引起后，即可以将数字带阻滤波器投入，与PID控制器串联，从而抑制调速系统侧的低频振荡，所述数字带阻滤波器由模拟低通滤波器生成，它们的频率变换关系为其中Ω_p为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率，Ω₂为数字带阻滤波器的中心频率，T为取样周期，Ω_pc为模拟低通滤波器的截止频率，Ω₁为数字带阻滤波器的下限频率，Ω₃为数字带阻滤波器的上限频率。

本发明装置其它技术特征与本发明方法相同，在此不予赘述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，包括步骤：

获取低频振荡监测量和阀位监测量；

根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；

若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；

若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。

2.根据权利要求1所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，根据确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，其中x、y分别表示阀位监测量和低频振荡监测量， 分别表示阀位监测量的平均值和低频振荡监测量的平均值。

3.根据权利要求2所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关的步骤包括：

判断所述相关系数是否大于或等于预设阈值；

若是，设H₀:ρ_XY＝0；H₁:ρ_XY≠0，给定显著性水平α，在零假设下，采用v＝(n-2)进行t检验，其中n为样本数目；ρ_XY是在直线相关条件下，表明两个现象之间相关关系的方向和密切程度的综合性指标；

若进行单侧的t检验，则当|t|＞t_α,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的；

若进行双侧的t检验，则当|t|＞t_α/2,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的。

4.根据权利要求1所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述数字带阻滤波器由模拟低通滤波器生成，它们的频率变换关系为其中Ω_p为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率，Ω₂为数字带阻滤波器的中心频率，T为取样周期，Ω_pc为模拟低通滤波器的截止频率，Ω₁为数字带阻滤波器的下限频率，Ω₃为数字带阻滤波器的上限频率。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述低频振荡监测量包括角速度和频率，所述阀位监测量包括阀位指令和实际阀位。

6.一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，包括：

监测量获取模块，用于获取低频振荡监测量和阀位监测量；

低频振荡检测模块，用于根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；

相关性确定模块，用于在电力系统发生低频振荡时，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；

滤波器投入模块，用于在低频振荡监测量与阀位监测量相关时，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。

7.根据权利要求6所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述相关性确定模块包括相关系数确定单元，所述相关系数确定单元用于根据确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，其中x、y分别表示阀位监测量和低频振荡监测量， 分别表示阀位监测量的平均值和低频振荡监测量的平均值。

8.根据权利要求7所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述相关性确定模块还包括：

与相关系数确定单元相连的相关系数判断单元，用于判断所述相关系数是否大于或等于预设阈值；

t检验单元，用于在相关系数大于或等于预设阈值时，设H₀:ρ_XY＝0；H₁:ρ_XY≠0，给定显著性水平α，在零假设下，采用v＝(n-2)进行单侧t检验或双侧t检验，其中n为样本数目；ρ_XY是在直线相关条件下，表明两个现象之间相关关系的方向和密切程度的综合性指标；

相关性确定单元，在|t|＞t_α,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的，或在|t|＞t_α/2,v时拒绝H₀，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的。

9.根据权利要求6所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述数字带阻滤波器由模拟低通滤波器生成，它们的频率变换关系为其中Ω_p为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率，Ω₂为数字带阻滤波器的中心频率，T为取样周期，Ω_pc为模拟低通滤波器的截止频率，Ω₁为数字带阻滤波器的下限频率，Ω₃为数字带阻滤波器的上限频率。

10.根据权利要求6至9任意一项所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述低频振荡监测量包括角速度和频率，所述阀位监测量包括阀位指令和实际阀位。