CN106569086A - 一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法 - Google Patents

一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法 Download PDF

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CN106569086A
CN106569086A CN201510645338.7A CN201510645338A CN106569086A CN 106569086 A CN106569086 A CN 106569086A CN 201510645338 A CN201510645338 A CN 201510645338A CN 106569086 A CN106569086 A CN 106569086A
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Abstract

本发明涉及一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,该方法基于两机振荡简化模型,推导了联络线上各点的振荡相位分布关系。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据电厂就地信息判据可以直接排查具体的扰动源机组,根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位。本发明原理清晰,并且只需一种电气量参与计算,弥补了电网PMU信息不完整给扰动源在线定位带来的困难。

Description

一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法
技术领域
本发明涉及扰动源定位方法,具体涉及一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法。
背景技术
随着电网互联规模的不断扩大,低频振荡已经成为威胁电网安全稳定运行的重要问题。在已经发生的低频振荡事故中,既有由于系统阻尼不足引起的弱阻尼甚至负阻尼自由振荡,也有因持续的周期性小扰动引起的强迫功率振荡。低频振荡的实质是发电机转子之间的相对运动,各转子的振荡频率和转子间的振荡相位差较为固定。受转子相对振荡的影响,线路功率和母线电压、频率也将出现不同程度的同频振荡。在扰动源没有切除的情况下,振荡将持续存在,并有可能扩散而导致系统失稳。
发生低频振荡后,首要问题是快速准确地定位扰动源。基于广域测量系统(wide area measurement system,WAMS)的实测数据进行扰动源在线识别是低频振荡监测与控制的研究热点。目前,电力系统内相量测量单元(phasor measurement unit,PMU)的配置尚不完整,无法获取整个网络的电气量信息,研究基于局部信息的扰动源定位方法意义重大。
振荡是一种在自然界广泛存在的物理现象,其实质是一种能量传播的形式。在物理振荡中,沿着振荡波的传播方向,各质元的振荡存在一定的相位差,靠近波源的质元在相位上超前远离波源的质元。电力系统的低频振荡同样是一种物理振荡,扰动源机组相当于波源,它是主动振荡的;非扰动源机组相当于波源周围的质元,它们受扰动源影响而被动地振荡。通过分析低频振荡过程中,电气量振荡相位沿网络的分布关系,可以判断扰动源的方位,定位具体的扰动源机组。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足,本发明的目的是提供一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,基于两机振荡简化模型,推导了联络线上各点的振荡相位分布关系。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据电厂就地信息判据可以直接排查具体的扰动源机组,根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的:
本发明提供一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,其改进之处在于,所述方法包括下述步骤:
步骤1:利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据;
步骤2:利用希尔伯特变换确定振荡相位;
步骤3:确定振荡相位差;
步骤4:扰动源定位。
进一步地,所述步骤1中,经验模态分解为自适应信号时频处理方法,将复杂信号分解为有限个固有模态函数IMF分量和剩余分量,即:
式中:x(t)为原信号;r(t)为剩余分量;ci(t)为第i个固有模态函数;i为第i个固有模态函数,i=1、2、......n;
固有模态函数IMF分量必须满足以下2个条件:1)整个数据段内,极值点的个数和零点的个数必须相等或至多差1;2)在任何时间点上,由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平均值为0;固有模态函数IMF分量的瞬时相位具有明确的物理意义,取其主导分量进行希尔伯特变换;
经验模态分解的算法如下:
1)先根据信号x(t)的极大点和极小点拟合出其上包络线s1(t)及下包络线s2(t),再求出s1(t)及s2(t)之平均值:
2)将x(t)与m(t)相减,得:
x(t)-m(t)=h(t) (3)
3)将h(t)视为新的x(t)重复以上操作,直到h(t)满足IMF条件时,记作:
c1(t)=h(t) (4)
4)将c1(t)视为一个固有模态函数IMF分量;将x(t)与c1(t)相减,得:
x(t)-c1(t)=r(t) (5)
5)将r(t)视为新的x(t),重复以上过程,筛选到其他IMF,直到r(t)基本呈单调趋势或|r(t)|很小视为测量误差时即可停止;整个分解过程中没有能量的损失,用分解得到的各IMF分量和余项来精确重构原始信号;
电气量数据包括发电机转子的角度或频率、升压变高压侧的电压角度或频率以及网络中某线路两端的电压角度或频率。
进一步地,所述步骤2中,希尔伯特变换包括:经希尔伯特变换后,从原电压信号u(t)得到表达式为(6)的与其正交的共轭电压信号v(t):
原电压信号u(t)与正交的共轭电压信号v(t)构成下式(7)表达的复信号:
q(t)=u(t)+jv(t) (7)
为原电压信号u(t)的瞬时相位;j是复数的固有符号,表示虚部的意思;τ是积分变量;t是时间。
进一步地,所述步骤3中,确定扰动相位差包括:
定义振荡相位差如下:
对于电厂就地信息判据来说,式(10)中的θ1转子角度或频率振荡相位;θ2是升压变高压侧的电压角度或频率振荡相位;对于网络信息判据来说,式(14)中的θ1和θ2是两侧母线的电压角度或频率振荡相位;t1和t2分别为计算的起始时刻和终止时刻;
进一步地,起始时刻计算如下:
在起振阶段,电网刚刚受到扰动,振荡尚未平稳,振荡相位混乱,因此希尔伯特-黄变换的计算起始时间取为扰动发生1~2个周期之后;
对电气距离较近的节点进行相位差计算,取其中一个信号的重置点为观察点,如果在其左侧附近另一信号发生重置,则以该观察点作为计算起始点;如果在其右侧附近另一信号发生重置,则以另一信号的重置点为计算起始点;为了能计算多个振荡周期的总体相位差,瞬时相位采取不循环的数值,即在第n次回到-π后,此后一个周期内的数据均加上2nπ。
进一步地,所述步骤4中,采用如下扰动源定位判据进行扰动源定位:
1)电厂就地信息判据:扰动源机组转子角度或频率振荡的相位超前其升压变高压侧电压 角度或频率的振荡相位;非扰动源机组转子角度或频率的振荡相位滞后其升压变高压侧电压角度或频率的振荡相位;即转子角度或频率振荡相位超前的机组是扰动源,转子角度或频率振荡相位滞后的机组是非扰动源;
2)网络信息判据:对于一条连接扰动源近区和外部网络的输电线路,靠近扰动源一端母线的电压角度或频率的振荡相位将超前远离扰动源一端母线电压角度或频率的振荡相位;振荡相位差是一个带方向的量,根据第1)条扰动源定位判据,仅需获取电厂就地的电气量信息即可识别扰动源,在网络和其余电厂信息缺失的情况下,能够准确定位具体的扰动源机组;在部分网络信息能够获取的情况下,根据第2)条扰动源定位判据判断振荡能量的来源,收缩扰动源的可疑区域。
本发明提供的技术方案具有的优异效果是:
(1)本发明原理清晰、判据简单并且准确度高,并且只需一种电气量参与计算,弥补了电网相量测量单元PMU信息不完整给扰动源在线定位带来的困难,相比已有的扰动源定位判据来说,更加易于实施。
(2)在没有网络信息的情况下,本发明只需电厂就地信息即可准确排查扰动源,弥补了电网相量测量单元PMU信息不完整给扰动源在线定位带来的困难;在部分网络信息可以获取的情况下,能够有效收缩扰动源可疑区域。
附图说明
图1是本发明提供的两机振荡简化模型图;
图2是本发明提供的等值电动势相量图;
图3是本发明提供的基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法的流程图;
图4是本发明提供的具体实施例的华中电网地理接线图;
图5是本发明提供的具体实施例的锦一电厂1#机组转子标幺化角度波动图;
图6是本发明提供的具体实施例的官地电厂1#机组转子标幺化角度波动图;
图7是本发明提供的具体实施例的锦一电厂1#机组转子振荡相位图;
图8是本发明提供的具体实施例的官地电厂1#机组转子振荡相位图
图9是本发明提供的具体实施例的锦一电厂1#机组转子和官地电厂1#机组转子振荡相位差图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案,以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求,否则单独的组件和功能是可选的,并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围,以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中,本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示,这仅仅是为了方便,并且如果事实上公开了超过一个的发明,不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
本发明提出一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,基于两机振荡简化模型,推导了联络线上各点的振荡相位分布关系。首先利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换计算出具有物理意义的振荡相位,最后计算振荡相位差描述两点整体的振荡相位关系。根据电厂就地信息判据可以直接排查具体的扰动源机组,根据网络信息判据可以追溯扰动源的方位。本发明原理清晰,并且只需一种电气量参与计算,弥补了电网PMU信息不完整给扰动源在线定位带来的困难,其流程图如图3所示,具体包括下述步骤:
步骤1:利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据;
希尔伯特-黄变换HHT:
HHT包括两部分,第一部分是经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD),第二部分是希尔伯变换(Hilbert transform,HT)。EMD是一种自适应信号时频处理方法,它能将复杂信号分解为有限个固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)分量和剩余分量,即:
式中:x(t)为原信号;r(t)为剩余分量;IMF(i)为第i个固有模态函数。
各IMF分量必须满足以下2个条件:1)整个数据段内,极值点的个数和零点的个数必须相等或至多差1;2)在任何时间点上,由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平均值为0。各IMF分量的瞬时相位具有明确的物理意义,取其主导分量进行希尔伯特变换。
经验模态分解的算法如下:
1)先根据信号x(t)的极大点和极小点拟合出其上包络线s1(t)及下包络线s2(t),再求出s1(t)及s2(t)之平均值:
2)将x(t)与m(t)相减,得:
x(t)-m(t)=h(t) (3)
3)将h(t)视为新的x(t)重复以上操作,直到h(t)满足IMF条件时,记作:
c1(t)=h(t) (4)
4)将c1(t)视为一个固有模态函数IMF分量;将x(t)与c1(t)相减,得:
x(t)-c1(t)=r(t) (5)
5)将r(t)视为新的x(t),重复以上过程,筛选到其他IMF,直到r(t)基本呈单调趋势或|r(t)|很小视为测量误差时即可停止;整个分解过程中没有能量的损失,用分解得到的各IMF分量和余项来精确重构原始信号;
步骤2中,希尔伯特变换包括:经希尔伯特变换后,从原电压信号u(t)得到表达式为(6)的与其正交的共轭电压信号v(t):
原电压信号u(t)与正交的共轭电压信号v(t)构成下式(7)表达的复信号:
q(t)=u(t)+jv(t) (7)
为原电压信号u(t)的瞬时相位;j是复数的固有符号,表示虚部的意思;τ是积分变量;t是时间。
图1为两机振荡简化模型,两侧发电机的等值电动势分别为两侧负荷分别为LM和LN(假设为恒功率负荷),联络线MN的电抗均匀分布。
假设M侧机组为扰动源,两侧机组的振荡相位差为为简化理论分析,假设EM=EN=1,且两机系统作等幅振荡,振荡幅度均为A。则有:
式中:分别为M侧和N侧的等值电动势相量;δM0和δN0分别为M侧和N侧等值电动势的初始角度;ω0为电力系统的额定角速度;A为两侧等值电动势角度的波动幅度;b表示低频振荡的频率;
令N侧电动势的初始角度为0,并消去额定角速度的影响,则M侧和N侧等值电动势的瞬时角度可表示为:
式中:δ0=δM0N0;δ0表示低频振荡发生之前,两侧机组转子的角度差;δM和δN分别为M侧和N侧等值电动势的瞬时角度;0≤k≤1,S点指的是kδ对应的点;k表示一个比例系数,k=0时,S为N点,k=1时,S为M点,k取0~1之间的数时,S对应M和N连线上的一个点。
图2中,0≤k≤1,则S点的瞬时角度为:
式中:
为kδ对应节点的电压角度初始相位。A′为kδ对应节点的电压角度振荡幅度,由于反正切函数的值域为且在时反正切函数没有意义,需结合其正弦值和余弦值分析的实际变化。将对k进行求导:
令:
k=0.5时,的变化作以下讨论:
1)时,的正弦值和余弦值均大于0,位于第I象限,且因此值将随着k值的增大而增大。
2)时,随着k的增大而不断减小,直至时由正变为负;而始终成立,因此位于第I象限或第II象限。由于因此随着k的增大,逐渐变大。
3)时,两机振荡的相位正好相反,等值电动势角度的振荡完全对称。k≠0.5时,因此联络线上所有0<k<0.5对应节点的电压角度振荡相位与N侧电动势相同;所有0.5<k<1对应节点的电压角度振荡相位与M侧电动势相同;k=0.5对应节点的电压角度不振荡。
综上所述,时,随着k的变大,对应节点的振荡相位将逐渐超前。因此,除发电机转子振荡相位严格相反的情况之外,在任意一个瞬间,节点电压角度的振荡相位将随k值单调变化,任取联络线上的两个节点,在振荡开始后的任意时刻,其电压角度的瞬间振荡相位一定存在单一的超前或滞后的关系。将式(6)对时间求导后即可得到S点的瞬时频率,其振荡相位与电压角度完全一致。
(2)扰动源定位判据
对于局部扰动源引发的低频振荡,振荡能量从扰动源沿网络逐步向外扩散,沿途机组的转子依次受扰起振,其振荡相位依次滞后。扰动源与近区机组的振荡相位差一般小于π,与远方机组的振荡相位差可能超过π。但是远方机组并非与扰动源直接相对振荡,而是受所有相位超前的机组影响,其等效的振荡相位差仍然在0~π的范围内,振荡相位分布关系符合上述分析。因此,可使用以下判据进行扰动源定位:
1)电厂就地信息判据:扰动源机组转子角度(频率)振荡的相位应超前其升压变高压侧电压角度(频率)的振荡相位;非扰动源机组转子角度(频率)的振荡相位应滞后其升压变高压侧电压角度(频率)的振荡相位;
2)网络信息判据:对于一条连接扰动源近区和外部网络的输电线路,靠近扰动源一端母线的电压角度(频率)的振荡相位将超前远离扰动源一端母线电压角度(频率)的振荡相位。
振荡相位差是一个带方向的量,根据第1)条判据,仅需获取电厂就地的电气量信息即可识别扰动源,在网络和其余电厂信息缺失的情况下,仍然能够准确定位具体的扰动源机组;在部分网络信息能够获取的情况下,根据第2)条判据可以判断振荡能量的来源,收缩扰动源的可疑区域。
步骤3:确定振荡相位差:
1.振荡相位计算:
电力系统是一个非线性的动态系统,振荡数据中可能包含多个振荡模式,这种复合信号的相位是没有物理意义的。而且在振荡过程中,全网的稳态频率往往偏离额定频率,电压角度和频率的振荡曲线将相对水平轴发生偏移,难以直接计算相位。因此,首先利用经验模态分解提取出主振荡模式的电气量数据,再经希尔伯特变换-黄计算出具有物理意义的瞬时相位。
2.振荡相位差:
在低频振荡过程中,网络结构突变等因素可能导致振荡相位短时发生混乱,而且从PMU采集的数据往往包含了较多的干扰信号。以上因素可能在较短时间内影响振荡相位的计算结果,因此仅仅比较个别时刻的振荡相位难以保证结果的准确性;为准确描述在一段时间内两点振荡的总体相位关系,定义振荡相位差:
对于电厂就地信息判据来说,式(10)中的θ1和θ2分别是转子角度(频率)和升压变高压侧的电压角度(频率)振荡相位;对于网络信息判据来说,式(15)中的θ1和θ2是两侧母线的电压角度(频率)振荡相位;t1和t2分别为计算的起始时刻和终止时刻。
3.计算起始时刻:
在起振阶段,电网刚刚受到扰动,振荡尚未平稳,相位可能较为混乱,因此希尔伯特-黄变换的计算起始时间宜取为扰动发生1~2个周期之后。由于信号周期性振荡,希尔伯特变换得出的振荡相位在-π~π内循环变化,在相位达到π后,将瞬间重置为-π。在相位重置后的一小段时间内,原本领先的信号在相位数值上将小于落后的信号。因此,振荡相位差的计算起始时间选取不当可能会得到相反的计算结果。
本方法对电气距离较近的节点进行相位差计算,因此相位曲线的位置差别不会太大。取 其中一个信号的重置点为观察点,如果在其左侧附近另一信号发生重置,则就以该观察点作为计算起始点;如果在其右侧附近另一信号发生重置,则以另一信号的重置点为计算起始点。为了能计算多个振荡周期的总体相位差,瞬时相位采取不循环的数值,即在第n次回到-π后,此后一个周期内的数据均加上2nπ。
步骤4:扰动源定位:
(1)基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,利用电厂的就地电气量信息,将机组转子角度(频率)的振荡相位与其升压变高压侧电压角度(频率)的振荡相位进行比较,转子角度(频率)振荡相位超前的机组是扰动源,转子角度(频率)振荡相位滞后的机组是非扰动源。
(2)基于振荡相位差的低频振荡扰动源位置判定方法,其特征在于,利用网络的电气量信息,比较输电线路两端母线电压角度(频率)的振荡相位,振荡相位超前的一端母线更加靠近扰动源,振荡相位滞后的一端母线远离扰动源。
实施例
以华中电网为例,验证本方法对负阻尼振荡的适用性。通过更改锦一电厂机组的控制系统参数和出线电抗以弱化厂内机组阻尼。设置锦一电厂1回出线无故障跳闸,激发负阻尼振荡。华中电网部分500kV网架结构如图4所示;
利用电厂就地信息进行扰动源机组的排查,锦一电厂1#机组转子及其升压变高压侧的标幺化电压角度如图5所示;
官地电厂1#机组转子和升压变高压侧的标幺化电压角度如图6所示;
仔细观察图5、6可见,锦一电厂1#机组的转子角度振荡相位稍稍超前升压变高压侧电压角度,而官地电厂1#机组的转子角度振荡相位则滞后升压变高压侧电压角度。用希尔伯特-黄变换计算其主导振荡模式的振荡相位,计算起始时间为扰动发生后2s(2s作为新的时间0点),结果如图7、8所示;
锦一1#机组转子和机端的振荡相位差较小,但局部放大后能明显看出转子角度的振荡相位领先于高压侧电压角度;而官地1#机组转子角度的振荡相位明显滞后于高压侧电压角度。计算两台机组在仿真时间内的振荡相位差,锦一1#机组的计算起始点为1.23s,官地1#机组的计算起始点为1.56s,结果如图9所示。根据扰动源定位判据,扰动源机组为锦一电厂机组。
在能够获取部分网络信息的情况下,可以进行扰动源方位的判定。对川渝断面、嫦娥-沐川和锦二-南天4条输电线路的振荡相位差进行计算,计算结果如表1所示:
表1 网络振荡相位差计算结果
可见,对比输电线路两端母线电压角度的振荡相位,远离扰动源的一端要滞后靠近扰动源的一端,根据网络信息能够明确判定扰动源的位置。
本发明提供的一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,该发明基于两机振荡简化模型,证明了从扰动源机组到被扰动机组,各点的电压角度和频率振荡相位逐渐滞后的相位分布特点。借助希尔伯特-黄变换准确计算主导振荡模式的瞬时相位,根据电厂就地的电气量相位关系即可定位扰动源机组。为避免突然扰动和数据质量对振荡相位的短时扰乱,通过计算振荡相位差量化电气量整体的振荡相位关系。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于振荡相位差的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,所述方法包括下述步骤:
步骤1:利用经验模态分解提取主导振荡模式的电气量数据;
步骤2:利用希尔伯特变换确定振荡相位;
步骤3:确定振荡相位差;
步骤4:定位扰动源。
2.如权利要求1所述的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,所述步骤1包括:经验模态分解为自适应信号时频处理方法,将复杂信号分解为下式(1)表示的固有模态函数IMF分量和剩余分量:
式中:x(t)为原信号;r(t)为剩余分量;ci(t)为第i个固有模态函数;i为第i个固有模态函数,i=1、2、......n;
固有模态函数IMF分量必须满足以下2个条件:1)整个数据段内,极值点的个数和零点的个数相等或相差1;2)在任何时间点上,由局部极大值点形成的包络线和由局部极小值点形成的包络线的平均值为0;固有模态函数IMF分量的瞬时相位具有明确的物理意义,取其主导分量进行希尔伯特变换;
经验模态分解的算法如下:
1)根据信号x(t)的极大点和极小点拟合出其上包络线s1(t)及下包络线s2(t),再求出s1(t)及s2(t)之平均值:
2)从x(t)中减m(t)得h(t):
x(t)-m(t)=h(t) (3)
3)将h(t)视为新的x(t),重复以上操作,直到h(t)满足IMF条件时,记作:
c1(t)=h(t) (4)
4)将c1(t)视为一个固有模态函数IMF分量;从x(t)减与去c1(t)得:
x(t)-c1(t)=r(t) (5)
5)将r(t)视为新的x(t),重复以上过程,筛选到其他IMF,直到r(t)基本呈单调趋势或|r(t)|很小视为测量误差时即可停止;整个分解过程中没有能量的损失,用分解得到的各IMF分量和余项来精确重构原始信号;
电气量数据包括发电机转子的角度或频率、升压变高压侧的电压角度或频率以及网络中某线路两端的电压角度或频率。
3.如权利要求1所述的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,所述步骤2中,希尔伯特变换包括:经希尔伯特变换后,从原电压信号u(t)得到表达式为(6)的与其正交的共轭电压信号v(t):
原电压信号u(t)与正交的共轭电压信号v(t)构成下式(7)表达的复信号:
q(t)=u(t)+jv(t) (7)
为原电压信号u(t)的瞬时相位;j是复数的固有符号,表示虚部的意思;τ是积分变量;t是时间。
4.如权利要求1所述的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,所述步骤3中,确定扰动相位差包括:
定义振荡相位差如下:
对于电厂就地信息判据来说,式(10)中的θ1转子角度或频率振荡相位;θ2是升压变高压侧的电压角度或频率振荡相位;对于网络信息判据来说,式(14)中的θ1和θ2是两侧母线的电压角度或频率振荡相位;t1和t2分别为计算的起始时刻和终止时刻。
5.如权利要求4所述的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,起始时刻计算如下:
在起振阶段,电网刚刚受到扰动,振荡尚未平稳,振荡相位混乱,因此希尔伯特-黄变换的计算起始时间取为扰动发生1~2个周期之后;
对电气距离较近的节点进行相位差计算,取其中一个信号的重置点为观察点,如果在其左侧附近另一信号发生重置,则以该观察点作为计算起始点;如果在其右侧附近另一信号发生重置,则以另一信号的重置点为计算起始点;为了能计算多个振荡周期的总体相位差,瞬时相位采取不循环的数值,即在第n次回到-π后,此后一个周期内的数据均加上2nπ。
6.如权利要求1所述的低频振荡扰动源就地定位方法,其特征在于,所述步骤4中,采用如下扰动源定位判据进行扰动源定位:
1)电厂就地信息判据:扰动源机组转子角度或频率振荡的相位超前其升压变高压侧电压角度或频率的振荡相位;非扰动源机组转子角度或频率的振荡相位滞后其升压变高压侧电压角度或频率的振荡相位;即转子角度或频率振荡相位超前的机组是扰动源,转子角度或频率振荡相位滞后的机组是非扰动源;
2)网络信息判据:对于一条连接扰动源近区和外部网络的输电线路,靠近扰动源一端母线的电压角度或频率的振荡相位将超前远离扰动源一端母线电压角度或频率的振荡相位;
振荡相位差是一个带方向的量,根据第1)条扰动源定位判据,仅需获取电厂就地的电气量信息即可识别扰动源,在网络和其余电厂信息缺失的情况下,能够准确定位具体的扰动源机组;在部分网络信息能够获取的情况下,根据第2)条扰动源定位判据判断振荡能量的来源,收缩扰动源的可疑区域。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110661261A (zh) * 2019-10-09 2020-01-07 国家电网公司西北分部 一种用于低频振荡在线分析的pmu数据处理方法及装置
CN110879357A (zh) * 2019-12-04 2020-03-13 国网湖南省电力有限公司 一种基于同步相量测量的强迫功率振荡扰动源定位方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408577A (zh) * 2008-11-28 2009-04-15 北京四方继保自动化股份有限公司 基于广域测量信息的低频振荡节点贡献因子的分析方法
CN103645422A (zh) * 2013-12-18 2014-03-19 国家电网公司 一种发电厂内部扰动引起电网强迫功率振荡在线分析方法
CN103760466A (zh) * 2014-01-26 2014-04-30 国家电网公司 一种基于离线数据的扰动源定位系统及其定位方法
CN103995204A (zh) * 2014-05-29 2014-08-20 国家电网公司 一种电力系统强迫振荡源的在线监测方法及装置
CN104392141A (zh) * 2014-12-05 2015-03-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电力系统低频振荡扰动源定位方法和装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101408577A (zh) * 2008-11-28 2009-04-15 北京四方继保自动化股份有限公司 基于广域测量信息的低频振荡节点贡献因子的分析方法
CN103645422A (zh) * 2013-12-18 2014-03-19 国家电网公司 一种发电厂内部扰动引起电网强迫功率振荡在线分析方法
CN103760466A (zh) * 2014-01-26 2014-04-30 国家电网公司 一种基于离线数据的扰动源定位系统及其定位方法
CN103995204A (zh) * 2014-05-29 2014-08-20 国家电网公司 一种电力系统强迫振荡源的在线监测方法及装置
CN104392141A (zh) * 2014-12-05 2015-03-04 广东电网有限责任公司电力科学研究院 电力系统低频振荡扰动源定位方法和装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
耿天翔: "《基于起振特性的强迫振荡扰动源定位及解列方案》", 《电力系统保护与控制》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110661261A (zh) * 2019-10-09 2020-01-07 国家电网公司西北分部 一种用于低频振荡在线分析的pmu数据处理方法及装置
CN110661261B (zh) * 2019-10-09 2021-05-28 国家电网公司西北分部 一种用于低频振荡在线分析的pmu数据处理方法及装置
CN110879357A (zh) * 2019-12-04 2020-03-13 国网湖南省电力有限公司 一种基于同步相量测量的强迫功率振荡扰动源定位方法

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