CN109061297A - 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置 - Google Patents

一种次/超同步振荡在线监测方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109061297A
CN109061297A CN201810932903.1A CN201810932903A CN109061297A CN 109061297 A CN109061297 A CN 109061297A CN 201810932903 A CN201810932903 A CN 201810932903A CN 109061297 A CN109061297 A CN 109061297A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
supersynchronous
amplitude
total content
frequency range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810932903.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109061297B (zh
Inventor
樊陈
姚建国
倪益民
赵国庆
任辉
孔涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NANJING JIALONG ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Original Assignee
NANJING JIALONG ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NANJING JIALONG ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC, China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI, State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd filed Critical NANJING JIALONG ELECTRIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201810932903.1A priority Critical patent/CN109061297B/zh
Publication of CN109061297A publication Critical patent/CN109061297A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109061297B publication Critical patent/CN109061297B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • G01R23/02—Arrangements for measuring frequency, e.g. pulse repetition rate; Arrangements for measuring period of current or voltage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

本发明提供了一种次/超同步振荡在线监测方法和装置，先对获取的三相电流信号进行插值处理；然后计算插值处理后的电流在各频段的幅值；最后基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，实时性强，而且频率分辨率高。本发明提供的技术方案测量频段范围宽，电流整定值以及次/超同步振荡电流总含量百分比整定值可以针对不同的应用场景进行灵活整定，能够为调度主站的监测提供指导和参考，为其进后针对性的分析和控制提供支撑。

Description

一种次/超同步振荡在线监测方法和装置
技术领域
本发明涉及电力自动化技术领域，具体涉及一种次/超同步振荡在线监测方法和装置。
背景技术
随着大规模可再生能源开发利用和智能电网的发展，我国当前已建成世界上服务人口最多、覆盖范围最广、输电电压等级最高、容纳可再生能源最多的超大规模复杂互联电力系统，并在电源、电网和负荷各环节均呈现明显电力电子化特征。截止到2015年底，电源侧风电并网容量达到12900万千瓦，光伏发电装机容量达到4318万千万，均居世界第一。在西北等地区新能源发电装机容量占总装机容量的比例已超过26.2％。电网侧已建成3条±800kV直流特高压输电线路，运行的直流线路超过20条，西电东送总容量达4亿千万左右。同时，统一潮流控制器(Unified power flow controller，UPFC)、静止同步补偿器(StaticSynchronous Compensator，STATCOM)、可控串联补偿电容器(Thyristor ControlledSeries Compensation，TCSC)等新型电力电子装备不断投入运行，电网谐波干扰、次同步振荡等扰动现象更加频繁，电网的谐波呈现宽频域的趋势，亟需提高电网对不同频率扰动分量的监测能力，降低电网运行风险。
传统发电厂内部配备了次同步振荡监测与控制装置，但其监测的范围仅仅是针对发电机组。但随着大量电力电子设备的应用，尤其是风电等新能源大规模并网，给电网注入了大量次同步/超同步振荡信号，对于这些次同步/超同步振荡信号，现有技术中的次同步振荡监测与控制装置无法对其进行检测。因为电网现有的测量往往局限于工频信号以及工频信号整数倍的高次谐波信号，而对于次/超同步振荡信号，现有的次同步振荡监测与控制装置往往会直接将其滤除，无法对其进行监测。变电站内的测控装置仅能测量稳态下的电压和电流量，且仅达到13次谐波分量的测量；同步相量测量单元(phasor Measure Unit，PMU)主要用于监测45-55Hz范围内工频信号的幅值和相角，无法针对低频振荡信号和次/超同步振荡信号、13次谐波以上的高次谐波信号进行测量。电能质量装置虽然能够监测高次谐波，但主要应用于中低压的配电网，应用于高压输电网的设备较少，且现有的电能质量监测装置只能测量50次谐波(2.5kHz)，也无法满足大量电力电子设备给电网带来的大量间谐波信号的测量和分析需求。
2015年7月1日，西北电网大规模风电/光伏汇集区域发现10Hz、20Hz、30Hz、40Hz、60Hz、70Hz、80Hz、90Hz、110Hz等大量次/超同步频率分量，并在新能源场站内部、35kV、330kV和750kV等5个电压等级电网中传播，最终导致300多公里外特高压天中直流送端3台660MW发电机因轴系次同步扭振动作跳闸，整个西北电网频率降低至49.91Hz，严重威胁系统安全运行。这一事件的发生机理、传播路径、分析控制方法等至今尚无清晰结论，迫切需要开展适应次/超同步振荡的在线监测技术研究，为其理论分析和研究提供现场真实有效的实测数据。
现有技术中次/超同步振荡的预警和监测通过PMU实现，即通过PMU对电网的功率进行监测，一旦发现功率波动达到限值，则启动次/超同步振荡告警传输给广域监测系统(Wide Area Measurement System，WAMS)，WAMS再召唤相关的录波文件进行分析，并针对次/超同步振荡的区域进行控制。现有技术中的次/超同步振荡都是离线方式，即WAMS或者同类装置发出异常告警，由WAMS进行告警确认及振荡分析，然后再进行控制操作，整个流程耗时较长，无法快速检测次/超同步振荡的频率和幅值。与此同时，也有通过在PMU增加频谱分析功能测量次同步振荡信号的频率和幅值，但该方法进行次同步振荡信号的计算会对基波电压的相角产生影响，影响工频相量的测量精度，且测量计算的时间较长，实时性较差。而且该方法测量范围较窄，只能测量50Hz以内的次同步振荡信号，而对于高于50Hz的超同步振荡信号无法测量。
发明内容
为了克服上述现有技术中监测过程耗时长、无法在线监测、实时性差以及频率分辨率低的不足，本发明提供一种次/超同步振荡在线监测方法和装置，先对获取的三相电流信号进行插值；然后计算插值后的电流在各频段的幅值；最后基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，能够实现在线监测，实时性强，而且频率分辨率高。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
一方面，本发明提供一种次/超同步振荡在线监测方法，包括：
对获取的三相电流信号进行插值处理；
计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。
所述三相电流信号的获取，包括：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。
所述对获取的三相电流信号进行插值处理，包括：
按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；
根据频谱监测需求设置插值数据点数；
基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。
所述计算插值处理后的电流在各频段的幅值，包括：
基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
所述对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新，如下式：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。
所述基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测，包括：
基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
若是，且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；
否则，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
所述基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限，包括：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
所述基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，包括：
按下式计算电流总含量百分比：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：
k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
k为整数
基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限。
所述电流幅值越限持续时间的确定，包括：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
所述电流总含量百分比越限持续时间的确定，包括：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量越限百分比持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
所述进行告警和录波，包括：
告警开始后，对三相电流信号、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
另一方面，本发明还提供一种次/超同步振荡在线监测装置，包括：
插值模块，用于对获取的三相电流信号进行插值处理；
计算模块，用于计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
在线监测模块，用于基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。
所述插值模块包括获取单元，所述获取单元按以下过程获取三相电流信号：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。
所述插值模块包括：
缓存单元，用于按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；
设置单元，用于根据频谱监测需求设置插值数据点数；
插值单元，用于基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。
所述计算模块包括：
计算单元，用于基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
排序单元，用于按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
更新单元，用于针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
所述更新单元具体用于：
按下式对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。
所述在线监测模块包括：
电流幅值越限判断单元，用于基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
告警和录波单元，用于在在排序后的电流在各频段的幅值越限且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；并在在排序后的电流在各频段的幅值未越限时，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
所述电流幅值越限判断单元具体用于：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
所述告警和录波单元包括电流总含量越限判断单元，所述电流总含量越限判断单元具体用于：
按下式计算电流总含量百分比：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：
k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
k为整数
基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限。
所述在线监测模块包括第一确定单元，所述第一确定单元按以下过程确定电流幅值越限持续时间：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
所述在线监测模块包括第二确定单元，所述第二确定单元按以下过程确定电流总含量越限持续时间：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
所述告警和录波单元具体用于：
告警开始后，对三相电流信号、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的次/超同步振荡在线监测方法中，先对获取的三相电流信号进行插值处理；然后计算插值处理后的电流在各频段的幅值；最后基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，能够实现在线监测，实时性强，而且频率分辨率高；
本发明提供的次/超同步振荡在线监测装置包括插值模块、计算模块和在线监测模块，插值模块用于对获取的三相电流信号进行插值处理；计算模块用于计算插值处理后的电流在各频段的幅值；在线监测模块用于基于幅值对次/超同步振荡进行监测，次/超同步振荡在线监测过程时间短，能够实现在线监测，实时性强，而且频率分辨率高；
本发明提供的技术方案测量频段范围宽，能够实现0-150Hz范围内所有频段在线监测，频率分辨率优于0.5Hz；
本发明提供的技术方案中电流整定值以及次/超同步振荡电流总含量百分比整定值可以针对不同的应用场景进行灵活整定，能够为调度主站的监测提供指导和参考，为其进后针对性的分析和控制提供支撑。
附图说明
图1是本发明实施例中次/超同步振荡在线监测方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供一种次/超同步振荡在线监测方法，具体流程图如图1所示，具体过程如下：
S101：对获取的三相电流信号进行插值处理；
S102：计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
S103：基于幅值对次/超同步振荡进行监测。
上述S101中，三相电流信号的获取，具体过程如下：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取三相电压信号和三相电流信号，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。其中逐点采样和批量读取针对的是模拟量采样，本发明对应的装置其采样频率最高可达512点/周波(25.6kHz)，可以实现0-12.8kHz频率信号的采集，实际运行时的采样频率可以根据需要动态设置，即装置每次上电启动后按照软件设置的采样频率采集数据。报文先缓存和再解析的方式是针对外部电子式互感器方式下的数字采样，可以接收外部发送的基于IEC61850标准的SV采样报文，对于外部高速采样报文，本发明具有较大的缓冲空间先存储报文，然后再解析报文获取采样数据。考虑当前电网信号的最大分布范围在0-9kHz，因此实际采样过程中的采样频率会根据具体工程的需求灵活调整。此外需要说明的是，本实施例中同时获取了三相电压信号和三相电流信号，并进行后续处理分析，主要是考虑在实际情况中电压信号和电流信号有很强的关联性，且电压信号可以用于作为其他故障诊断或其他参数监测的依据，因此，在实际操作中，通常会对电压和电流信号均予以采集。但这并非限定本发明必须同时获取三相电压信号和三相电流信号并进行相应后续处理才能得以实现对次/超同步振荡在线监测。
上述S101中，对获取的三相电流信号进行插值，具体过程如下：
按照预设的时间窗将获取的三相电压信号和三相电流信号进行缓存；这里预设的时间窗是按照整秒考虑，即可设置成2s或者其它时间，具体设置是根据频率监测的分辨率要求。本发明默认的最低时间窗为2s，保证0-150Hz范围内0.5Hz的分辨率。具体可根据需求在灵活调整，总体原则是时间窗大于2s，进而提高频率的分辨率。在此需要说明的是，虽然本发明涉及的测量范围为0-150Hz，但在次/超同步振荡告警分析中，由于0-2.5Hz为低频振荡的监测与分析范围，为避免重复诊断，去除这一频段；另外，由于工频信号的测量范围在45-55Hz,因此这一频段范围也需要去除。而100Hz信号由于是2次谐波信号，不属于次/超同步振荡信号，因此需要去除，考虑到其频谱泄漏可能会造成的影响，将其范围扩大到正负5Hz，即95Hz-105Hz。对于150Hz的3次谐波信号，也同样扩大到正负5Hz，即145Hz，因此，本发明使用用来监测和分析的信号范围为2.5-45Hz、55Hz-95Hz、105Hz-145Hz。
根据频谱监测需求设置插值数据点数；
基于插值数据点数，采用拉格朗日方法，按照预设的插值周期对缓存的三相电压信号和三相电流信号进行插值。插值数据点数一般按照2的指数关系来设置，如设置成512点、1024点等，插值的数据点数和预设的时间窗共同决定了实际运行时频率的监测范围。由于次/超同步振荡的频率范围为0-150Hz，因此插值点数可以适当降低。比如若时间窗为2s，插值点数为512点，那么可以辨识的频率范围为0-128Hz，因此需要调整插值点数，将其扩展到1024及以上，这样其测量的频率范围为0-256Hz，可以覆盖次/超同步振荡的范畴。
上述S102中，计算插值后的电流在各频段的幅值，具体过程如下：
基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值后的电压和电流在各频段的幅值；这里傅里叶变换采用FFT方式，且通过汉宁窗进行加窗，确保计算的准确。而预设的时间间隔是指计算的频率，本发明的装置可以同时支持4个不同计算频率的计算任务并行开展，因此适应性很强。
按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
对频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新，如下式：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。
上述S103中，基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测，具体过程如下：
基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
若是，且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；
否则，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
上述基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限，具体过程如下：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
上述基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，具体过程如下：
按下式计算电流总含量百分比：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：
k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
k为整数
基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限。
上述电流幅值越限持续时间的确定，具体过程如下：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
上述电流总含量越限持续时间的确定，具体过程如下：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
上述的进行告警和录波，具体过程如下：
告警开始后，对三相电压信号、三相电流信号、电压幅值、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
实施例2
基于同一发明构思，本发明实施例2还提供一种次/超同步振荡在线监测装置，包括插值模块、计算模块和在线监测模块，下面对上述几个模块的功能进行详细说明：
其中的插值模块，用于对获取的三相电压信号和三相电流信号分别进行插值处理；
其中的计算模块，用于计算插值处理后的电压和电流在各频段的幅值；
其中的在线监测模块，用于基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。
上述插值模块包括获取单元，获取单元按以下过程获取三相电压信号和三相电流信号：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。
上述插值模块还包括：
缓存单元，用于按照预设的时间窗对三相电压信号和三相电流信号进行缓存；
设置单元，用于根据频谱监测需求设置插值数据点数；
插值单元，用于基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电压信号和三相电流信号进行插值处理。
上述计算模块包括：
计算单元，用于基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电压和电流在各频段的幅值；
排序单元，用于按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
更新单元，用于针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
上述更新单元按下式对频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段次/超同步振荡频率。
上述在线监测模块包括：
电流幅值越限判断单元，用于基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
告警和录波单元，用于在在排序后的电流在各频段的幅值越限且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；并在在排序后的电流在各频段的幅值未越限时，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
上述电流幅值越限判断单元基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限的具体过程如下：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
上述告警和录波单元包括电流总含量越限判断单元，电流总含量越限判断单元具体用于：
按下式计算电流总含量百分比：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：
k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
k为整数
基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限。
上述在线监测模块包括第一确定单元，第一确定单元按以下过程确定电流幅值越限持续时间：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
上述在线监测模块包括第二确定单元，第二确定单元按以下过程确定电流总含量百分比越限持续时间：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
上述告警和录波单元按下述过程进行告警和录波：
告警开始后，对三相电压信号、三相电流信号、电压幅值、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
为了描述的方便，以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
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：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例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 (22)

1.一种次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，包括：
对获取的三相电流信号进行插值处理；
计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。
2.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述三相电流信号的获取，包括：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。
3.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述对获取的三相电流信号进行插值处理，包括：
按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；
根据频谱监测需求设置插值数据点数；
基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。
4.根据权利要求1所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述计算插值处理后的电流在各频段的幅值，包括：
基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值后的电流在各频段的幅值；
按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
5.根据权利要求4所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新，如下式：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。
6.根据权利要求5所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测，包括：
基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
若是，且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；
否则，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
7.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限，包括：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
8.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，包括：
基于电流总含量百分比，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限；
所述电流总含量百分比按下式计算：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为次同步振荡电流总含量，按下式确定：
i＝2.5+k*0.5，k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
i＝55+k*0.5,0≤k≤80,100≤k≤180，k为整数。
9.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述电流幅值越限持续时间的确定，包括：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
10.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述电流总含量百分比越限持续时间的确定，包括：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
11.根据权利要求6所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述进行告警和录波，包括：
告警开始后，对三相电流信号、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
12.一种次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，包括：
插值模块，用于对获取的三相电流信号进行插值处理；
计算模块，用于计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
在线监测模块，用于基于所述幅值对次/超同步振荡进行监测。
13.根据权利要求12所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述插值模块包括获取单元，所述获取单元按以下过程获取三相电流信号：
采用逐点采样和批量读取的方式直接获取，或采用报文先缓存和再解析的方式从采样报文中获取。
14.根据权利要求12所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述插值模块包括：
缓存单元，用于按照预设的时间窗将获取的三相电流信号进行缓存；
设置单元，用于根据频谱监测需求设置插值数据点数；
插值单元，用于基于插值数据点数和预设的插值周期，采用拉格朗日方法对缓存的三相电流信号进行插值处理。
15.根据权利要求12所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述计算模块包括：
计算单元，用于基于预设的时间间隔，利用傅里叶变换方法计算插值处理后的电流在各频段的幅值；
排序单元，用于按照电流幅值从大到小的顺序对频段进行排序；
更新单元，用于针对每个频段，基于排序结果，判断所述频段的电流幅值和与所述频段相邻频段对应的电流幅值的比值是否超过预设范围，若是，对所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新。
16.根据权利要求15所述的次/超同步振荡在线监测方法，其特征在于，所述更新单元具体用于：
按下式所述频段的电流幅值和对应的次/超同步振荡频率进行更新：
其中，Ii′为更新后的第i个频段插值后的电流幅值，Ii表示排序后第i个频段的电流幅值，Ii+1表示排序后第i+1个频段的电流幅值，Ii+2表示排序后第i+2个频段的电流幅值，Vi+3表示排序后第i+3个频段的电流幅值，Ii+4表示排序后第i+4个频段的电流幅值；
fi′为更新后的第i个频段的次/超同步振荡频率，fi为排序后的第i个频段的次/超同步振荡频率。
17.根据权利要求15所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述在线监测模块包括：
电流幅值越限判断单元，用于基于电流整定值判断排序后的电流在各频段的幅值是否越限；
告警和录波单元，用于在在排序后的电流在各频段的幅值越限且电流幅值越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波；并在在排序后的电流在各频段的幅值未越限时，基于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值判断电流总含量百分比是否越限，若是，且次/超同步振荡电流总含量百分比越限持续时间超过预设的越限持续时间，进行告警和录波，否则次/超同步振荡在线监测结束。
18.根据权利要求17所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述电流幅值越限判断单元具体用于：
将排序后最大的电流幅值与电流整定值进行对比；
若所述排序后最大的电流幅值大于等于电流整定值，电流幅值越限；
若所述排序后最大的电流幅值小于电流整定值，电流幅值未越限。
19.根据权利要求17所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述告警和录波单元包括电流总含量越限判断单元，所述电流总含量越限判断单元具体用于：
按下式计算电流总含量百分比：
其中，Ip为电流总含量百分比；Ibase为基波电流；Iinter为中间量，Iinter为Iinter次或Iinter超，Iinter次为超同步振荡电流总含量，按下式确定：
i＝2.5+k*0.5，k为整数
Iinter超为超同步振荡电流总含量，其按下式确定：
i＝55+k*0.5,0≤k≤80,100≤k≤180，k为整数
基于Ip，从三相电流信号中选取最大电流总含量百分比与电流总含量百分比整定值进行对比，若电流总含量百分比大于等于次/超同步振荡电流总含量百分比整定值，次/超同步振荡电流总含量百分比越限，否则次/超同步振荡电流总含量百分比未越限。
20.根据权利要求17所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述在线监测模块包括第一确定单元，所述第一确定单元按以下过程确定电流幅值越限持续时间：
若该频段的电流幅值大于等于电流整定值，则电流幅值越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流幅值越限持续时间减去预设的时间间隔。
21.根据权利要求17所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述在线监测模块包括第二确定单元，所述第二确定单元按以下过程确定电流总含量越限持续时间：
若次/超同步振荡的电流总含量百分比越限，则电流总含量百分比越限持续时间增加预设的时间间隔；否则电流总含量百分比越限持续时间减去预设的时间间隔。
22.根据权利要求17所述的次/超同步振荡在线监测装置，其特征在于，所述告警和录波单元具体用于：
告警开始后，对三相电流信号、电流幅值、次/超同步振荡电流总含量以及告警信息进行录波；
若告警持续时间超过预设的返回时间，停止录波。
CN201810932903.1A 2018-08-16 2018-08-16 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置 Active CN109061297B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810932903.1A CN109061297B (zh) 2018-08-16 2018-08-16 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810932903.1A CN109061297B (zh) 2018-08-16 2018-08-16 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109061297A true CN109061297A (zh) 2018-12-21
CN109061297B CN109061297B (zh) 2022-06-07

Family

ID=64687006

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810932903.1A Active CN109061297B (zh) 2018-08-16 2018-08-16 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109061297B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703008A (zh) * 2019-09-20 2020-01-17 中国电力科学研究院有限公司 一种宽频测量数据的站域处理方法及装置
CN111537796A (zh) * 2020-05-12 2020-08-14 华北电力大学 一种基于定频非同步采样的超高次谐波测量方法
CN111650436A (zh) * 2020-05-28 2020-09-11 电子科技大学 一种高比例可再生能源电力系统的次同步振荡辨识方法
CN111965415A (zh) * 2020-10-20 2020-11-20 中国电力科学研究院有限公司 一种电网宽频振荡广域实时监测系统及方法
CN113985128A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 中国电力科学研究院有限公司 基于量测数据的振荡预警方法、系统、存储介质和服务器
CN114285011A (zh) * 2021-12-22 2022-04-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种多频段次/超同步振荡区域统筹切机方法及其系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808843A (en) * 1985-04-10 1989-02-28 Electric Power Research Institute Method and means for damping supersynchronous oscillations in an AC power system
CN105223418A (zh) * 2015-09-22 2016-01-06 清华大学 次同步和超同步谐波相量的测量方法及测量装置
CN106154035A (zh) * 2016-06-20 2016-11-23 哈尔滨工业大学 一种快速谐波及间谐波检测方法
CN106155981A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 国家电网公司 一种次同步振荡参数检测方法
CN106199183A (zh) * 2016-08-16 2016-12-07 国电南瑞科技股份有限公司 一种实现次同步振荡在线辨识告警的pmu和方法
CN106655123A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 北京四方继保自动化股份有限公司 一种次同步/超同步振荡监测保护装置及振荡监测保护方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4808843A (en) * 1985-04-10 1989-02-28 Electric Power Research Institute Method and means for damping supersynchronous oscillations in an AC power system
CN105223418A (zh) * 2015-09-22 2016-01-06 清华大学 次同步和超同步谐波相量的测量方法及测量装置
CN106154035A (zh) * 2016-06-20 2016-11-23 哈尔滨工业大学 一种快速谐波及间谐波检测方法
CN106155981A (zh) * 2016-06-23 2016-11-23 国家电网公司 一种次同步振荡参数检测方法
CN106199183A (zh) * 2016-08-16 2016-12-07 国电南瑞科技股份有限公司 一种实现次同步振荡在线辨识告警的pmu和方法
CN106655123A (zh) * 2016-12-29 2017-05-10 北京四方继保自动化股份有限公司 一种次同步/超同步振荡监测保护装置及振荡监测保护方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李振等: "基于Rife-Vincent自卷积窗和三谱线插值修正的次同步振荡模态参数检测", 《电力科学与技术学报》 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110703008A (zh) * 2019-09-20 2020-01-17 中国电力科学研究院有限公司 一种宽频测量数据的站域处理方法及装置
CN110703008B (zh) * 2019-09-20 2021-09-03 中国电力科学研究院有限公司 一种宽频测量数据的站域处理方法及装置
CN111537796A (zh) * 2020-05-12 2020-08-14 华北电力大学 一种基于定频非同步采样的超高次谐波测量方法
CN111650436A (zh) * 2020-05-28 2020-09-11 电子科技大学 一种高比例可再生能源电力系统的次同步振荡辨识方法
CN111650436B (zh) * 2020-05-28 2021-06-04 电子科技大学 一种高比例可再生能源电力系统的次同步振荡辨识方法
CN111965415A (zh) * 2020-10-20 2020-11-20 中国电力科学研究院有限公司 一种电网宽频振荡广域实时监测系统及方法
CN111965415B (zh) * 2020-10-20 2021-02-12 中国电力科学研究院有限公司 一种电网宽频振荡广域实时监测系统及方法
CN113985128A (zh) * 2021-10-26 2022-01-28 中国电力科学研究院有限公司 基于量测数据的振荡预警方法、系统、存储介质和服务器
CN113985128B (zh) * 2021-10-26 2024-05-28 中国电力科学研究院有限公司 基于量测数据的振荡预警方法、系统、存储介质和服务器
CN114285011A (zh) * 2021-12-22 2022-04-05 南京南瑞继保电气有限公司 一种多频段次/超同步振荡区域统筹切机方法及其系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109061297B (zh) 2022-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109061297A (zh) 一种次/超同步振荡在线监测方法和装置
Yao et al. A fast load control system based on mobile distribution-level phasor measurement unit
CN106841778B (zh) 基于pmu实现的次同步和超同步谐波参数的处理方法
CN111082455A (zh) 一种风电场并网性能监测方法及系统
CN106645919B (zh) 基于三相瞬时功率的电网全谱功率振荡相量同步测量方法
Bastos et al. Synchrowaveform measurement units and applications
CN107390023A (zh) 一种电网电气量宽带多频测量装置及其实现方法
CN113285471B (zh) 海上风电场次超同步振荡源感知与定位方法、装置及设备
Bu et al. Stability and dynamics of active distribution networks (ADNs) with D-PMU technology: A review
CN109116109B (zh) 一种间谐波在线监测方法和装置
Mitsugi et al. Control hardware-in-the-loop simulation on fast frequency response of battery energy storage system equipped with advanced frequency detection algorithm
CN116667537A (zh) 一种电能质量监测装置
CN111983509A (zh) 一种分布式线路故障检测方法及装置
CN113990057B (zh) 一种宽频振荡厂站端预警方法、系统、存储介质及服务器
CN111679125B (zh) 一种电力系统振荡辨识的方法和装置
CN110879324B (zh) 一种励磁系统在功率振荡中阻尼特性的辨别方法
Lavanya et al. Inertia monitoring in power systems: Critical features, challenges, and framework
Xu et al. Research on Primary Frequency Modulation Online Monitoring and Assessment Management System Under “Master–Sub” Control Station Model
Vanfretti Estimation of electromechanical modes in power systems using synchronized phasor measurements and applications for control of inter-area oscillations
CN104793091A (zh) 一种双馈变流器的现场测试与评估方法
Fan et al. Research about the harmonic/inter-harmonic characteristic of grid connected with wind plant based on wide-frequency measurement data
CN108241092A (zh) 一种防止次同步振荡监控装置幅值突变工况下误动的方法
Florencias-Oliveros et al. Voltage Supply Frequency Uncertainty influence on Power Quality index: A qualitative analysis of Higher-Order Statistics 2D trajectories
CN114142477B (zh) 基于电压区段延拓的三相零电压穿越无功电流计算方法及系统
Zaman et al. Multimode synchronous resonance detection in converter dominated power system using synchro-waveforms

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant