CN108303609B - 一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法,包括通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源。本发明通过采用次同步振荡在线监测技术能够及时有效地发现电网系统发生的次同步振荡事件,并采用扰动源定位方法快速定位扰动源,为保障机组本身安全和整个电力系统的稳定提供了保障。
Description
技术领域:
本发明涉及电力系统领域,具体涉及一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法及系统。
背景技术
在交流输电系统中采用串联电容补偿时如果电气谐振频率与汽轮发电机组某一阶扭振固有频率互补,将会产生次同步谐振现象(Subsynchronous Resonance,SSR),进而造成汽轮发电机组的轴系损坏。
在高压直流输电系统中火电汽轮发电机组轴系扭振与通过串联电容补偿引起的汽轮发电机组的轴系扭振在机理上不一样,原因在于前者并不存在谐振回路,故而被称为次同步振荡(Subsynchronous Oscillations,SSO)。
除了串联电容补偿和高压直流输电线路以外,电网中的短路、自动重合闸以及发电机非同期并网等各种急剧扰动也可能产生次同步振荡,进一步造成轴系扭转。
发明内容:
为了解决现有技术中所存在的轴系损坏问题,本发明提供一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法及系统。
本发明提供的技术方案是:
一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法,所述方法包括:
通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源。
优选的,所述通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测包括:
采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理;
对进行过滤波处理的信号进行监测,当监测到所述特征信号变位时,判定是否发生次同步振荡事件。
优选的,所述采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理包括:
采用一阶差分滤波技术识别实时数据中的虚假数据,并用预设值替换所述虚假数据进行滤波。
优选的,所述基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源,包括:
将所述动态数据和振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量;
基于所述超同步振荡能量和所述次同步振荡能量之间的差值,计算各机组或线路的暂态能量流功率;
将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源。
优选的,所述暂态能量流功率按下式计算:
POE=Ω(P+-P-) (1)
式中,POE为暂态能量流功率;Ω为振荡频率;P+为超同步振荡能量;P-为次同步振荡能量。
优选的,所述电子设备运行特征信号通过如下方式获取包括:
从实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并按照预先设定的格式,将所述实时数据转换为电子设备运行特征信号。
一种次同步振荡在线监测及扰动源定位系统,所述系统包括:
次同步振荡检测模块,用于通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
次同步振荡采集模块,用于当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
扰动源定位模块,用于基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源。
优选的,所述次同步振荡检测模块包括:
特性信号获取子模块,用于从实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并按照预先设定的格式,将所述实时数据转换为电子设备运行特征信号;
滤波处理子模块,用于采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理;
检测子模块,用于对进行过滤波处理的信号进行监测,当监测到所述特征信号变位时,判定是否发生次同步振荡事件。
优选的,所述扰动源定位模块包括:
参数获取子模块,用于将所述动态数据和振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量;
计算子模块,用于基于所述超同步振荡能量和所述次同步振荡能量之间的差值,计算各机组或线路的暂态能量流功率;
定位子模块,用于将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源。
优选的,所述暂态能量流功率按下式计算:
POE=Ω(P+-P-) (1)
式中,POE为暂态能量流功率;Ω为振荡频率;P+为超同步振荡能量;P-为次同步振荡能量。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
1、本发明提供的技术方案,通过采用次同步振荡在线监测技术能够及时有效地发现电网系统发生的次同步振荡事件,并采用扰动源定位方法快速定位扰动源,为保障机组本身安全和整个电力系统的稳定提供了保障。
2、本发明提供的技术方案采用了一阶差分滤波技术对设备运行特征信号进行滤波处理,在不改变采样点数值的情况下,识别并采用预设值替换虚假数据,使得数据的连续性和合理性得到保证。
3、本发明提供的技术方案将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源,实现快速准确的定位。
附图说明
图1为本发明的次同步振荡在线监测及扰动源定位方法流程图;
图2为本发明的次同步振荡在线监测及扰动源定位方法具体应用流程图;
图3为本发明的次同步振荡在线监测及扰动源定位系统框架图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明,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,所描述的实施例是本发明一部分实施例,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它实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
本发明提供的一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法如图1所示:
步骤1:通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
步骤2:当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
步骤3:基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源。
次同步振荡在线监测技术:
采用次同步振荡在线监测技术进行在线监测的流程主要包括:设备参数获取、实时数据获取、数据预处理、次同步振荡检测分析等。
1)设备参数获取:首先获取被监测设备的相关参数,如名称、额定机端电压、额定功率、PMU的ID测点等必要信息。基于但不限于D5000平台中获取这些参数信息,如商用库WAMS遥测表、E格式数据等。
2)实时数据获取:实时数据获取是指从D5000实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并初步整理为所需格式数据。
3)数据预处理:WAMS实测数据等含有一定量的测量噪声和不良数据,因此需对数据进行滤波处理,以降低测量噪声及不良数据等的影响。一阶差分法滤波可以在不改变其它采样点数值的情况下,仅识别虚假数据并用一个较合理的值作替换以使数据的连续性和合理性得到保证。因此,采用一阶差分滤波方法对不良数据进行处理实现数据预处理功能。
4)次同步振荡检测分析:基于检测提取的特征信号,通过次同步振荡检测算法来识别是否发生了次同步振荡。当监测到电网中有次同步振荡发生时,将振荡过程中的动态数据及其振荡参数进行保存。次同步振荡检测所需信息:振荡幅值、振荡频率、振荡相位、超同步能量、次同步能量。
基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源具体步骤如下:
扰动源定位方法采用能量流技术来实现扰动源的设备级定位。
当系统监测到电网中有次同步振荡发生,首先将次同步振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量,再基于次同步振荡能量和超同步振荡能量采用次同步振荡能量流法计算暂态能量流功率,根据暂态能量流功率实现对次同步振荡源的在线定位功能,最后将扰动源定位结果和定位分析计算关键数据存入数据库,完成扰动源定位功能。
次同步振荡能量流法:
暂态能量流功率:POE=Ω(P+-P-);
Ω:振荡频率;
P+:超同步振荡能量;
P-:次同步振荡能量;
以单条线路为例,次同步、超同步振荡关于50Hz对称,如:有40Hz的次同步振荡则必定有60Hz的超同步振荡;次同步电流阻性分量产生负阻尼,超同步电流阻性分量产生正阻尼。设定暂态能量流功率为超同步振荡能量与次同步振荡能量之差,当暂态能量流为正值时系统表现为正阻尼作用,为负值时系统表现为负阻尼作用。
扰动源定位过程中,计算每条线路、机组的暂态能量流功率,扰动源定位结果是暂态能量流值最小的,且是负值的机组(线路)。
实施例2:
图2为本发明的次同步振荡在线监测及扰动源定位方法具体应用流程图,具体如下:
首先,基于但不限于D5000平台D获取被监测设备的相关参数,如名称、额定机端电压、额定功率、PMU的ID测点等必要信息,D5000平台如商用库WAMS遥测表、E格式数据等;基于但不限于D5000实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并初步整理为所需格式数据。
再次,对数据进行预处理,WAMS实测数据等含有一定量的测量噪声和不良数据,因此需对数据进行滤波处理,以降低测量噪声及不良数据等的影响。一阶差分法滤波可以在不改变其它采样点数值的情况下,仅识别虚假数据并用一个较合理的值作替换以使数据的连续性和合理性得到保证。因此,采用一阶差分滤波方法对不良数据进行处理实现数据预处理功能。
然后,判断是否有次同步振荡时间发生,基于检测提取的特征信号,通过次同步振荡检测算法来识别是否发生了次同步振荡。此处通过对滤波处理后的信号进行监测,当监测到特征信号变位为1时,判定发生次同步振荡事件,否则未发生次同步振荡事件。
当监测到电网中有次同步振荡发生时,将振荡过程中的动态数据及其振荡参数进行保存。次同步振荡检测所需信息:振荡幅值、振荡频率、振荡相位、超同步能量、次同步能量。
再然后,进行振荡源定位,具体包括:
当系统监测到电网中有次同步振荡发生,首先将次同步振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量,再基于次同步振荡能量和超同步振荡能量采用次同步振荡能量流法计算暂态能量流功率,根据暂态能量流功率实现对次同步振荡源的在线定位功能,最后将扰动源定位结果和定位分析计算关键数据存入数据库,完成扰动源定位功能。
次同步振荡能量流法:
暂态能量流功率:POE=Ω(P+-P-);
Ω:振荡频率;
P+:超同步振荡能量;
P-:次同步振荡能量;
以单条线路为例,次同步、超同步振荡关于50Hz对称,如:有40Hz的次同步振荡则必定有60Hz的超同步振荡;次同步电流阻性分量产生负阻尼,超同步电流阻性分量产生正阻尼。设定暂态能量流功率为超同步振荡能量与次同步振荡能量之差,当暂态能量流为正值时系统表现为正阻尼作用,为负值时系统表现为负阻尼作用。
扰动源定位过程中,计算每条线路、机组的暂态能量流功率,扰动源定位结果是暂态能量流值最小的,且是负值的机组(线路)。
最后,将原始数据和评价结果写入商用数据库,并确定是否退出,若退出则结束,否则继续获取实时数据进行次同步振荡事件判断。
实施例3:
如图3所示:本发明还提供了一种次同步振荡在线监测及扰动源定位系统,所述系统包括:
次同步振荡检测模块,用于通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
次同步振荡采集模块,用于当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
扰动源定位模块,用于基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源。
次同步振荡检测模块包括:
特性信号获取子模块,用于从实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并按照预先设定的格式,将所述实时数据转换为电子设备运行特征信号;
滤波处理子模块,用于采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理;
检测子模块,用于对进行过滤波处理的信号进行监测,当监测到所述特征信号变位时,判定是否发生次同步振荡事件。
一阶差分法滤波可以在不改变其它采样点数值的情况下,仅识别虚假数据并用一个较合理的值作替换以使数据的连续性和合理性得到保证。
扰动源定位模块包括:
参数获取子模块,用于将所述动态数据和振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量;
计算子模块,用于基于所述超同步振荡能量和所述次同步振荡能量之间的差值,计算各机组或线路的暂态能量流功率;
定位子模块,用于将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源。
暂态能量流功率按下式计算:
POE=Ω(P+-P-) (1)
式中,POE为暂态能量流功率;Ω为振荡频率;P+为超同步振荡能量;P-为次同步振荡能量。
由此可知,本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。
Claims (3)
1.一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法,其特征在于,所述方法包括:
通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源;
所述通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测包括:
采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理;
对进行过滤波处理的信号进行监测,当监测到所述特征信号变位时,判定是否发生次同步振荡事件;
所述采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理包括:
采用一阶差分滤波技术识别实时数据中的虚假数据,并用预设值替换所述虚假数据进行滤波;
所述基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源,包括:
将所述动态数据和振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量;
基于所述超同步振荡能量和所述次同步振荡能量之间的差值,计算各机组或线路的暂态能量流功率;
将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源;
所述暂态能量流功率按下式计算:
POE=Ω(P+-P-) (1)
式中,POE为暂态能量流功率;Ω为振荡频率;P+为超同步振荡能量;P-为次同步振荡能量。
2.如权利要求1所述的一种次同步振荡在线监测及扰动源定位方法,其特征在于,所述电子设备运行特征信号通过如下方式获取包括:
从实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并按照预先设定的格式,将所述实时数据转换为电子设备运行特征信号。
3.一种次同步振荡在线监测及扰动源定位系统,其特征在于,所述系统包括:
次同步振荡检测模块,用于通过次同步振荡在线监测技术,对获取的电子设备运行特征信号进行检测;
次同步振荡采集模块,用于当发生次同步振荡事件时,采集振荡过程中的动态数据和振荡参数;
扰动源定位模块,用于基于所述动态数据和振荡参数采用扰动源定位方法定位次同步振荡的扰动源;
所述次同步振荡检测模块包括:
特性信号获取子模块,用于从实时数据库、时间序列实时库服务中获取所需的实时数据,并按照预先设定的格式,将所述实时数据转换为电子设备运行特征信号;
滤波处理子模块,用于采用一阶差分滤波技术对所述设备运行特征信号进行滤波处理;
检测子模块,用于对进行过滤波处理的信号进行监测,当监测到所述特征信号变位时,判定是否发生次同步振荡事件;
所述扰动源定位模块包括:
参数获取子模块,用于将所述动态数据和振荡参数输入同步相量测量装置得到次同步振荡能量和超同步振荡能量;
计算子模块,用于基于所述超同步振荡能量和所述次同步振荡能量之间的差值,计算各机组或线路的暂态能量流功率;
定位子模块,用于将最小的负值暂态能量流功率对应的机组或线路,定位为次同步扰动源;
所述暂态能量流功率按下式计算:
POE=Ω(P+-P-) (1)
式中,POE为暂态能量流功率;Ω为振荡频率;P+为超同步振荡能量;P-为次同步振荡能量。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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