CN108267689A - 发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法、一种发电机组的调速系统的阻尼极性判断系统和存储介质。其中，阻尼极性判别方法包括：获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，并将振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到发电机的仿真功率；检测发电机组的功率，得到实测功率，比较仿真功率和实测功率，根据比较结果确定阻尼极性。

Description

发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法、系统

技术领域

本发明涉及发电机组的调速系统。具体而言，涉及一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法及系统。

背景技术

发电机组调速系统对于电力系统动态稳定有着显著的影响，当系统发生低频振荡时，由于所有参与振荡的发电机组的功率、调速器指令等信号都随同时发生振荡，难以判别每个发电机调速系统对该振荡提供的阻尼极性。

为判断出各台机组调速系统所提供的阻尼极性，必须要将每台机组的特征抽出，进行单独分析。

目前在现有技术中为了对发电机组的阻尼极性进行分析，通常采用的方法是，对已经发生的发电机组调速系统的低频振荡进行事后重现。然而这种事后重现的方式并不能及时地识别发电机组的振荡也不能避免不利振荡所引起的经济损失。

在现有技术中，现在也存在通过对实时数据的处理来识别振荡极性的解决方案。这种解决例如在CN106099952中提出，其中将电网的实测振荡频率的振荡波形进行分析，并通过分析得出振荡极性。

在CN106470006中提出另一种识别发电机组的阻尼比极性的方案，其中，通过分析发电机组的实测功率偏差计算出机械功率偏差等，并进而计算出阻尼比极性。在此，对于阻尼比极性的计算以实测功率和阻尼比为基础。

然而，无论是基于实测振荡频率还是基于实测功率的阻尼比，现有技术中都需要在低频振荡发生后进行复杂的计算才能得出阻尼极性。这种复杂的计算对于发电机组调速系统的实时控制显然是不利的。

针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供了一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法及系统，以解决现有技术中不能良好地实时监控调速系统的阻尼极性的技术问题。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法，包括：获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，并将振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到发电机的仿真功率；检测发电机组的功率，得到实测功率；比较仿真功率和实测功率；根据比较结果确定所述阻尼极性。

可选地，发电机组模型通过以下方式确定：对于各个发电机组设定独有的识别数据组，并将识别数据组发送给发电机组模型，发电机组模型根据识别数据组调整成针对相应发电机组的发电机组模型。

可选地，获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，包括：利用同步相量测量装置探测发电机的运行数据；利用故障录波器探测发电机在振荡时的运行数据的振荡波形；将运行数据与振荡波形合并成振荡数据；和对振荡数据进行录波和标幺化。

可选地，在将标幺化的振荡数据提供给发电机模型之前，对所获得的振荡数据进行滤波。

可选地，所述比较还包括以下步骤：将仿真功率乘以发电机组的额定功率之后与实测功率相加，根据相加后的幅值与实测功率的幅值的比较，测定阻尼极性。如果相加后的幅值大于实测功率的幅值，则阻尼极性为负，如果相加后的幅值小于实测功率的幅值，则阻尼极性为正。或者如果相加后的幅值与实测功率一致，则阻尼极性为零。

可选地，该比较还包括以下步骤：基于仿真功率与实测功率的偏差，测定所述阻尼极性。

可选地，振荡数据包括以下至少之一：发电机调速器指令、发电机功率、相位、频率、功角。

根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种发电机组的调速系统的阻尼极性判断系统，包括：采集装置，用于获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据；处理器，用于将振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到发电机的仿真功率；检测发电机组的功率，得到实测功率；比较仿真功率和实测功率；根据比较结果确定阻尼极性。

可选地，处理器与发电机组相连，并且处理器还用于对发电机组进行识别，根据识别结果确定与发电机组相对应的发电机组模型。

可选地，该阻尼极性判断系统包括设置在相应的发电机组上的同步相量测量装置、故障录波器。同步相量测量装置和故障录波器与处理器相连并且用于将探测到的振荡数据发送给处理器。

根据本发明的实施例的另一方面，还提供了一种存储介质，在存储介质上存储有用于执行根据本发明的发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法。

可选地，存储介质布置在根据本发明的阻尼极性判断系统中。尤其是，存储介质布置在处理器上。

在本发明实施例中，采用了利用仿真模型得出仿真功率的方式，通过将发电机组的实测功率与仿真模型的仿真功率相比较，达到了在发电机组的运行中实时监控阻尼极性的目的，从而实现了快速准确地监控阻尼极性的技术效果，进而解决了现有技术中不能良好地实时监控调速系统的阻尼极性的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法的示意图；

图2是根据本发明实施例的发电机组的调速系统的阻尼极性判断系统的示意图；

图3是根据本发明实施例的混合仿真系统的示意图；

图4是根据本发明实施例的调速器的实际输出功率随时间变化的示意图；

图5是根据本发明实施例的仿真模型获得仿真功率；

图6是根据本发明实施例的实测功率与仿真功率之和与实测功率的对比示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

根据本发明实施例，提供了一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图1是根据本发明实施例的发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：

步骤S102，获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据。在此，利用广泛分布的PMU(同步相量测量装置)和故障录波器，对所记录的振荡数据进行截取、滤波和标幺化的预处理。

步骤S104，将所述振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到发电机的仿真功率。在此，发电机组模型采用具体的发电机仿真模型，并且考虑等效系统电抗。可选地，仿真模型可以针对具体发电机而不同，例如火电机组为六阶模型，水电机组为五阶模型，还需要包含主变和送出线路的等值阻抗。

通过使用实测的调速系统输出指令进行激励，仿真模型可以生成仿真的发电机功率输出。

步骤S106，检测所述发电机组的功率，得到实测功率。该步骤可以与生成仿真功率同时进行或者先后进行，即步骤S104和S106可以同时执行，也可以先后执行：例如，可以先执行步骤S104，再执行步骤S106；也可以先执行步骤S106，也可以执行步骤S104。

步骤S108，比较仿真功率和实测功率并根据比较结果确定阻尼极性。

可选地，发电机组模型通过以下方式确定：对于各个发电机组设定独有的识别数据组，并将识别数据组发送给发电机组模型，发电机组模型根据识别数据组调整成针对相应发电机组的发电机组模型。在此，发电机组模型在接收到与发电机组相对应的识别数据组之后，将与识别数据组相关的参量进行调整，从而为目标发电机组确定独有的发电机组模型。

可选地，获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，包括：利用同步相量测量装置探测发电机的运行数据；利用故障录波器探测发电机在振荡时的运行数据的振荡波形；将运行数据与振荡波形合并成振荡数据；和对振荡数据进行录波和标幺化。在该步骤中，录波的采样率应大于等于100Hz。

可选地，在将标幺化的振荡数据提供给发电机模型之前，对所获得的振荡数据进行滤波。在此，滤波一般取10ms。

可选地，所述比较还包括以下步骤：将仿真功率乘以发电机组的额定功率之后与实测功率相加，根据相加后的幅值与实测功率的幅值的比较，测定阻尼极性。

具体来说，仿真模型以额定功率的百分制得出仿真功率。在得出百分制的仿真功率之后，将仿真功率乘以额定功率即得出与额定功率单位相同的仿真功率。由于仿真功率的相位已知，可以将仿真功率与对应相位的实测功率相加。由于实测功率具有与仿真功率显然不同的阻尼极性，相加后的幅值与实测功率并不相同。由此，可以通过对相加后的幅值与实测功率的估值的比较，来测定阻尼极性。

如果相加后的幅值大于实测功率的幅值，则阻尼极性为负，如果相加后的幅值小于实测功率的幅值，则阻尼极性为正。或者如果相加后的幅值与实测功率一致，则阻尼极性为零。

可选地，该比较还包括以下步骤：基于仿真功率与实测功率的偏差，测定所述阻尼极性。

在此，不需要再对仿真功率与实测功率进行相加。而是简单地将仿真功率与实测功率相比较。根据基于对比实测调速器指令计算得到的仿真发电机功率和实测发电机功率的偏差，判断调速系统提供的阻尼性质。

可选地，步骤S102中所获取的振荡数据包括以下至少之一：发电机调速器指令、发电机功率、相位、频率、功角。

图2是根据本发明的发电机组的调速系统的阻尼极性判断系统的示意图。

在该阻尼极性判断系统之中，采集装置201用于用于获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据。处理器202用于将振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到发电机的仿真功率；检测发电机组的功率，得到实测功率；比较仿真功率和实测功率；根据比较结果确定阻尼极性。

在此，处理器202还与附图中没有示出的发电机组相连。处理器可以根据具体应用需要构造成中央控制器，其中存储有根据本发明的发电机组模型。处理器根据从发电机组接收到的识别数据组可以对发电机组进行识别。根据接收到的识别数据组，处理器对发电机组模型的参数进行相应调整，从而根据识别结果确定与发电机组相对应的发电机组模型。

可选地，采集装置201是设置在相应的发电机组上的同步相量测量装置、故障录波器。同步相量测量装置(PMU)和故障录波器与处理器相连并且用于将探测到的振荡数据发送给处理器。在此，首先通过PMU、故障录波器等装置对低频振荡过程中调速器指令、发电机功率等变量进相录波，然后将实测得到的录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组仿真环境。

图3示出了根据本发明的混合仿真系统的示意图。

如图所示，仿真系统可以与实测调节器或仿真调节器相连。实测调节器在此即发电机组的实际的调速系统。仿真调节器即模拟的仿真调速系统。在此，仿真调速系统可以用于事后重现或预先预警等。在发电机组运行时，机组仿真小系统接收来自实测调节器的输出指令。在仿真系统接收到实测调节器的输出指令时，仿真系统根据该指令可以获得仿真功率。

在图4中示出了实测调速器输出、即实测功率。图5中示出了仿真系统、即仿真模型根据实测调速器指令激发所模拟出的仿真功率。

得到的基于实测调速器指令的仿真功率(百分制)乘以该发电机的额定功率后，与实测发电机功率相加，相加后的幅值与实测功率相比较。

在图6中示例性示出了一种比较结果。明显可见的是，相加后的幅值大于实测功率，由此说明调速系统的控制作用提供了负阻尼。

如果相加后的幅值小于实测发电机功率，则调速系统提供正阻尼。或者如果两者之和的幅值与实测发电机功率基本一致，则调速系统提供零阻尼。

利用本发明，可以简单快速地基础实测数据和波形对比来判断出调速系统提供的阻尼性质，而并不需要如现有技术中那样的复杂运算。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-On ly Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，并将所述振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到所述发电机的仿真功率；

检测所述发电机组的功率，得到实测功率；

比较所述仿真功率和所述实测功率；

根据比较结果确定所述阻尼极性。

2.根据权利要求1所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，所述发电机组模型通过以下方式确定：

对于各个发电机组设定独有的识别数据组，并将所述识别数据组发送给所述发电机组模型，所述发电机组模型根据所述识别数据组调整成针对相应发电机组的发电机组模型。

3.根据权利要求1所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据，包括：利用同步相量测量装置探测所述发电机的运行数据；利用故障录波器探测所述发电机在振荡时的所述运行数据的振荡波形；将所述运行数据与所述振荡波形合并成所述振荡数据；和对所述振荡数据进行录波和标幺化。

4.根据权利要求3所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，在将标幺化的所述振荡数据提供给所述发电机模型之前，对所获得的所述振荡数据进行滤波。

5.根据权利要求1所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，所述比较还包括以下步骤：将所述仿真功率乘以所述发电机组的额定功率之后与所述实测功率相加，根据相加后的幅值与所述实测功率的幅值的比较，测定所述阻尼极性；其中，如果所述相加后的幅值大于所述实测功率的幅值，则阻尼极性为负；如果所述相加后的幅值小于所述实测功率的幅值，则阻尼极性为正；或者如果所述相加后的幅值与所述实测功率一致，则阻尼极性为零。

6.根据权利要求1所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，所述比较还包括以下步骤：基于所述仿真功率与所述实测功率的偏差，测定所述阻尼极性。

7.根据权利要求1所述的阻尼极性判别方法，其特征在于，所述振荡数据包括以下至少之一：发电机调速器指令、发电机功率、相位、频率、功角。

8.一种发电机组的调速系统的阻尼极性判断系统，其特征在于，包括：

采集装置，用于获取发电机在频率振荡过程中的振荡数据；

处理器，用于将所述振荡数据作为输入值提供给发电机组模型，得到所述发电机的仿真功率；检测所述发电机组的功率，得到实测功率；比较所述仿真功率和所述实测功率；根据比较结果确定所述阻尼极性。

9.根据权利要求8所述的阻尼极性判断系统，其特征在于，所述处理器，与所述发电机组相连，还用于对发电机组进行识别，根据识别结果确定与所述发电机组相对应的发电机组模型。

10.根据权利要求8所述的阻尼极性判断系统，其特征在于，所述阻尼极性判断系统包括设置在相应的发电机组上的同步相量测量装置、故障录波器，所述同步相量测量装置和所述故障录波器与所述处理器相连并且用于将探测到的振荡数据发送给所述处理器。

11.一种存储介质，在所述存储介质上存储有用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的发电机组的调速系统的阻尼极性判别方法。