CN108931721B - 一种发电机阻尼性质判别方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电机阻尼性质判别方法及装置，包括：针对单台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波；将所述录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组进行仿真；根据仿真结果和实测数据进行确定励磁系统提供的阻尼性质。本发明提供的技术方案可以充分利用现有的实测手段，基于实测数据和波形对比，物理意义明确，可以快速判断出励磁系统提供的阻尼性质。

Description

一种发电机阻尼性质判别方法及装置

技术领域

本发明涉及一种大电网低频振荡过程中各台发电机组励磁系统提供的阻尼性质的判别方法，具体涉及一种发电机阻尼性质判别方法及装置。

背景技术

发电机组励磁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、励磁电压等信号都会同时发生振荡，难以判别每个发电机励磁系统对该振荡提供的阻尼性质。

因此，需要提供一种发电机阻尼性质判别方法及装置来解决现有判别方法物理意义不明确、判别结果不够准确的问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种发电机阻尼性质判别方法及装置。

一种发电机阻尼性质判别方法，包括：

针对单台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波；

将所述录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组进行仿真；

根据仿真结果和实测数据进行确定励磁系统提供的阻尼性质。

进一步的，所述根据仿真结果和实测数据进行确定励磁系统提供的阻尼性质包括：仿真得到的发电机仿真功率乘以该发电机的额定功率加上实测得到的发电机实测功率，与实测得到的发电机实测功率相比较，确定励磁系统提供的阻尼性质。

进一步的，所述确定励磁系统提供的阻尼性质包括：

前者的幅值大于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供负阻尼；

前者的幅值小于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供正阻尼；

前者的幅值等于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供零阻尼。

进一步的，将所述录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组进行仿真包括：

所述滤波采用一阶惯性环节滤波，如下式所示：

其中，T为周期，s为拉普拉斯算子；

所述励磁系统若为自并励励磁系统，则T＝10ms；若为交流励磁机励磁系统，则T＝20ms；

所述标幺化是将滤波后的数据除以相应的标幺值，所述标幺值为发电机组空载气隙线上额定电压所对应的励磁电压。

进一步的，针对单台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波包括：

通过电力系统同步相量测量装置PMU、故障录波器装置对低频振荡过程中发电机励磁调节器输出电压、发电机功率进行录波；

所述录波的采样频率大于等于100Hz。

一种发电机阻尼性质判别装置，所述装置包括：

录波模块，用于针对一台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波；

仿真模块，用于将录波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进行仿真；

确定模块，用于根据仿真结果确定励磁系统提供的阻尼性质。

进一步的，所述确定模块，包括：

比较单元，用于将仿真得到的发电机仿真功率乘以该发电机的额定功率加上实测得到的发电机实测功率，与实测得到的发电机实测功率相比较；

确定单元，用于根据比较结果确定励磁系统提供的阻尼性质。

进一步的，所述确定单元，用于，

在前者的幅值大于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供负阻尼；

在前者的幅值小于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供正阻尼；

在前者的幅值等于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供零阻尼。

进一步的，所述仿真模块包括：

滤波单元，用于将所述录波数据进行滤波；所述滤波采用一阶惯性环节滤波；

标幺化单元，用于将所述滤波后的数据进行标幺化；所述标幺化是将滤波后的数据除以相应的标幺值，所述标幺值为发电机组空载气隙线上额定电压所对应的励磁电压；

仿真单元，用于将标幺化后的数据注入仿真用的发电机组进行仿真。

进一步的，所述录波模块，用于，

通过电力系统同步相量测量装置PMU、故障录波器装置对低频振荡过程中发电机励磁调节器输出电压、发电机功率进行录波。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的技术方案对单台发电机进行特征提取，进行单独分析，可以快速判断出每台发电机励磁系统对该振荡提供的阻尼性质。

本发明提供的技术方案可以充分利用现有的实测手段，基于实测数据和波形对比，物理意义明确，可以快速判断出励磁系统提供的阻尼性质。

附图说明

图1为本发明方法实施的流程示意图；

图2为本发明的混合仿真示意图；

图3为实测励磁输出激发的功率波形示意图；

图4为实测励磁调节器激发的仿真功率波形示意图；

图5为实测功率与实测功率加实测励磁激发的功率对比的波形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

具体实施方案：

在发明过程中，发明人注意到：为判断出各台机组励磁系统所提供的阻尼性质，必须要将每台机组的特征抽出，进行单独分析。因此，本发明提出一种发电机阻尼性质判别方法及装置来解决现有判别方法物理意义不明确、判别结果不够准确的问题。

为实现对大电网低频振荡中每台发电机励磁系统提供的阻尼性质进行判断，本发明利用现在电网中广泛分布的电力系统同步相量测量装置(Phasor Measurement Unit，PMU)和故障录波装置，对其记录的数据进行截取、滤波和标幺化的预处理后，将其注入到该台发电机组的单机无穷大仿真模型中，该仿真模型采用详细的发电机模型，并且考虑等效系统电抗。在实测的励磁系统输出电压的激励下，可以得到仿真的发电机功率输出，将仿真的得到的发电机功率与实测的发电机功率进行对比，可以得到励磁系统提供的阻尼性质的判断结果。

一种发电机阻尼性质判别方法，如图1所示。首先通过PMU、故障录波器等装置对低频振荡过程中发电机励磁调节器输出电压、发电机功率等变量进行录波，录波的采样率应大于等于100Hz。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，将仿真得到的发电机仿真功率与实测得到的发电机实测功率进行相位和幅值的比较，以确定励磁系统提供的阻尼性质。

滤波采用一阶惯性环节的方法

对于自并励励磁系统T一般取10ms，对于交流励磁机励磁系统T一般取20ms。然后将数据除以相应的标幺基值标幺化，标幺基值为发电机空载气隙线上额定电压所对应的励磁电压。

仿真系统一般采用详细发电机模型，如图2所示。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。

仿真得到的发电机仿真功率乘以该发电机的额定功率加上实测得到的发电机实测功率，与实测得到的发电机实测功率相比较，其结果可能有三种：a)两者之和的幅值大于实测发电机功率，则励磁系统提供负阻尼；b)两者之和的幅值小于实测发电机功率，则励磁系统提供正阻尼；c)两者之和的幅值与实测发电机功率基本一致，则励磁系统提供零阻尼。

采用本方法对某振荡数据进行分析结果如下所示，其中，横轴表示时间，纵轴表示振幅：

如图3所示为实测励磁输出激发的功率波形示意图；

如图4所示为实测励磁调节器激发的仿真功率波形示意图；

如图5所示为实测励磁输出激发的功率(实测功率)与实测励磁输出激发的功率(实测功率)加实测励磁调节器激发的仿真功率(实测励磁激发的功率)对比的波形示意图，从图中可以看出，实测励磁激发的功率与实测功率相加后，将增大功率的振幅，说明实测励磁的控制作用提供了负阻尼。

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。

最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本申请的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本申请进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：本领域技术人员阅读本申请后依然可对申请的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在申请特批的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种发电机阻尼性质判别方法，其特征在于，

针对单台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波；

将录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组进行仿真；

根据仿真结果和实测数据进行确定励磁系统提供的阻尼性质；

所述根据仿真结果和实测数据进行确定励磁系统提供的阻尼性质包括：

仿真得到的发电机仿真功率乘以该发电机的额定功率加上实测得到的发电机实测功率，与实测得到的发电机实测功率相比较，确定励磁系统提供的阻尼性质；

所述确定励磁系统提供的阻尼性质包括：

前者的幅值大于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供负阻尼；

前者的幅值小于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供正阻尼；

前者的幅值等于实测发电机功率的幅值，则励磁系统提供零阻尼。

2.如权利要求1所述的一种发电机阻尼性质判别方法，其特征在于，将所述录波数据进行滤波和标幺化后注入仿真用的发电机组进行仿真包括：

所述滤波采用一阶惯性环节滤波，如下式所示：

其中，T为周期，s为拉普拉斯算子；

所述励磁系统若为自并励励磁系统，则T=10ms；若为交流励磁机励磁系统，则T=20ms；

所述标幺化是将滤波后的数据除以相应的标幺值，所述标幺值为发电机组空载气隙线上额定电压所对应的励磁电压。

3.如权利要求1所述的一种发电机阻尼性质判别方法，其特征在于，针对单台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波包括：

通过电力系统同步相量测量装置PMU、故障录波器装置对低频振荡过程中发电机励磁调节器输出电压、发电机功率进行录波；

所述录波的采样频率大于等于100Hz。

4.一种发电机阻尼性质判别装置，其特征在于，所述装置包括：

录波模块，用于针对一台发电机在低频振荡过程中的变量进行录波；

仿真模块，用于将录波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进行仿真；

确定模块，用于根据仿真结果确定励磁系统提供的阻尼性质；

所述确定模块，包括：

比较单元，用于将仿真得到的发电机仿真功率乘以该发电机的额定功率加上实测得到的发电机实测功率，与实测得到的发电机实测功率相比较；

确定单元，用于根据比较结果确定励磁系统提供的阻尼性质；

所述确定单元，用于，

在前者的幅值大于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供负阻尼；

在前者的幅值小于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供正阻尼；

在前者的幅值等于实测发电机功率的幅值时，确定励磁系统提供零阻尼。

5.如权利要求4所述的一种发电机阻尼性质判别装置，其特征在于，所述仿真模块包括：

滤波单元，用于将所述录波数据进行滤波；所述滤波采用一阶惯性环节滤波；

标幺化单元，用于将所述滤波后的数据进行标幺化；所述标幺化是将滤波后的数据除以相应的标幺值，所述标幺值为发电机组空载气隙线上额定电压所对应的励磁电压；

仿真单元，用于将标幺化后的数据注入仿真用的发电机组进行仿真。

6.如权利要求4所述的一种发电机阻尼性质判别装置，其特征在于，所述录波模块，用于，

通过电力系统同步相量测量装置PMU、故障录波器装置对低频振荡过程中发电机励磁调节器输出电压、发电机功率进行录波。

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