CN110323759A

CN110323759A - 一种超低频振荡关键机组及其设备定位方法

Info

Publication number: CN110323759A
Application number: CN201910146404.4A
Authority: CN
Inventors: 薛安成; 王嘉伟; 崔洁豪; 陈乾; 丁国强
Original assignee: North China Electric Power University
Current assignee: North China Electric Power University
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-10-11

Abstract

本发明公开了一种定位超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法。首先，获得待检测电力系统中各节点有功功率的仿真数据或实际运行数据，利用TLS－ESPRIT算法计算各发电机的有功功率振荡幅值，筛选出振荡幅值足够大的机组；其次，获得待检测电力系统的线路参数和潮流功率，计算上述筛选出机组的振荡能量，完成参与超低频振荡关键机组的定位；最后，在关键机组中计算励磁控制器和调速控制器的振荡能量，依据阻尼转矩分解法完成参与超低频率振荡关键设备的定位。上述方法计算量小，能快速并精确的定位到参与超低频振荡的关键机组及其设备，具有广泛的应用前景。

Description

一种超低频振荡关键机组及其设备定位方法

技术领域

本发明涉及电网安全技术领域，尤其涉及一种超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法。

背景技术

对于具有特高压“强直弱交”矛盾突出，网内负荷相对较小，水电占比大等特点的大电网，其频率调节能力下降。不平衡有功功率冲击下，电网频率变化幅度大，频率越限和失稳风险加剧。最近几年实际系统中发生了多次一次调频过程中小扰动失稳导致的超低频振荡。超低频振荡的振荡频率低，振荡周期长，尤须关注。为了找出参与超低频振荡的关键机组及其设备，从而控制超低频振荡，需要提出一种超低频振荡机组定位方法。

现有技术方案对超低频振荡关键机组的定位方法主要基于TLS-ESPRIT的幅值-相位分析法或者振荡能量法，通过判断某传输线或某节点的能量传输方向来定位扰动源，基于能量分析的扰动源定位方法虽然能够有效定位振荡源，但是计算量大，定位得到的关键机组数目多，且不能定位到机组的具体设备。

发明内容

本发明的目的是提出一种定位超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法，该方法计算量小，能快速、准确的定位到参与超低频振荡的机组及其设备。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种定位超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法，所述方法包括：

步骤1、获得在线数据，计算各发电机有功功率振荡幅值，判断各机组振荡幅值是否大于振幅的阈值；

步骤2、在符合条件的机组中计算机组振荡能量，判断振荡能量是否大于0，同时满足上述两个条件的机组为超低频率振荡关键机组；

步骤3、在关键机组中计算励磁控制器和调速控制器的振荡能量，根据结果判断控制器在系统中提供的阻尼情况，以此来达到参与超低频率振荡的设备级别定位。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法计算量小，能快速并精确的定位到参与超低频振荡的关键机组及其设备，具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的定位超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法流程示意图。

具体实施方式

下面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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，本实施例为某实际大电网在N-2故障下发生的超低频振荡关键机组及其设备定位，如图1所示为本发明实施例提供的参与超低频振荡机组及其设备的定位方法流程示意图，所述方法包括：

在所述步骤1中，具体过程为：

对该实际大电网各主要发电厂内的各台发电机利用TLS-ESPRIT算法计算参与超低频振荡的各台发电机有功功率振荡的幅值。采用各机组有功数据为观测数据组成向量Y，由TLS法寻求的最优矩阵的特征值生成矩阵Z，即：

Y＝[x(0)，x(1)，…x(N-1)]^T；

计算c＝(Z^HZ)^-1Z^HY的幅值，其结果即为有功功率振荡幅值。

基于计算结果，振幅的阈值设置为18MW，筛选符合条件的机组为：DJ#1，DJ#5，DJ#6，DLX，DLX#0，DLX#1，DLX#2，DLX#3，DLX#4，DLX#5，DLX#7，LHD，LH#0，结果如表1所示：

表1有功振幅大于18WM的机组

步骤2、在符合步骤1条件的机组中计算各机组振荡能量，判断振荡能量是否大于0；

在所述步骤2中，具体过程为：

基于步骤1初步筛选出的机组，获得支路L_ij的有功功率P_ij和无功功率Q_ij；母线i的电压幅值U_i，相角θ_i，母线频率f_i等观测数据。则母线i经过支路L_ij传输的振荡能量为：

W_ij＝∫Im(Ii_j*dU_i)＝∫(Pi_j2πΔf_idt+Qi_jd(lnU_i))

计算这些发电机组的振荡能量，由结果可知DJ#1，DJ#5，DJ#6，DLX，DLX#0，DLX#1，DLX#2，DLX#3，DLX#4，DLX#5，DLX#7符合筛选条件，这些机组是超低频率振荡关键机组，结果如表2所示。

表2符合步骤1机组中流出振荡能量的机组

在所述步骤3中，具体过程为：

基于步骤2筛选出的机组，获得其发电机速度偏差Δω，发电机暂态电势ΔE'_q，发电机机械功率偏差ΔP_m等观测数据。则定义的励磁控制器的振荡能量W_E，调速控制器的振荡能量W_G分别为：

W_E＝∫ΔE'_qΔωdt

W_G＝∫ΔP_mΔωdt

由阻尼转矩分解法可得，当W_E的积分结果为正时，励磁控制器提供的阻尼为正，当积分结果为负时，励磁控制器提供的阻尼为负；当W_G的积分结果为正时，调速控制器提供的阻尼为负，当积分结果为负时，调速控制器提供的阻尼为正。

基于上述公式，计算步骤2筛选出的关键机组励磁控制器振荡能量和调速控制器振荡能量，计算结果表明，DJ#1，DJ#5，DJ#6，DLX，DLX#0，DLX#1，DLX#2，DLX#3，DLX#4，DLX#5，DLX#7的调速控制器以及DLX#2的励磁控制器均为系统提供负阻尼，可定位这些机组的设备为参与超低频振荡的关键设备，结果如表3所示。

表3符合步骤2机组中励磁控制器和调速控制器的振荡能量

由上述步骤可见，该综合定位方案从步骤2开始，只需要计算关键机组的振荡能量，大大减少计算量，有利于快速定位参与超低频振荡的关键机组及其设备。

值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种定位超低频振荡关键机组及其设备的综合识别方法，其特征在于，所述方法包括：

采用各机组有功数据为观测数据组成向量Y，即：

；

利用TLS－ESPRIT(总体最小二乘法+旋转不变技术)算法计算参与超低频振荡的各台发电机有功功率振荡的幅值，其中根据Hankel矩阵来实现TLS-ESPRIT算法，使计算更加高效;

根据计算结果初步筛选出振荡幅值大于阈值的机组，从而进行下一步分析;

从母线经过支路传输的振荡能量的计算方法为：

上式中，和分别为支路的有功功率和无功功率；和分别为母线的电压幅值和相角；为母线频率;

计算步骤1中筛选出机组的振荡能量，大于0表示机组流出振荡能量，可定位该机组为参与超低频率振荡的关键机组;

步骤3、在关键机组中计算励磁控制器和调速控制器的振荡能量，根据结果判断控制器在系统中提供的阻尼情况，以此来达到参与超低频率振荡的设备级别定位;

励磁控制器的振荡能量和调速控制器的振荡能量的计算方法为：

上式中，为发电机速度偏差，为发电机暂态电势，为发电机机械功率偏差;

当的积分结果为负时，励磁控制器提供的阻尼为负；当的积分结果为正时，调速控制器提供的阻尼为负;计算步骤2中筛选出的关键机组的控制器振荡能量，向系统提供负阻尼的控制器定位为参与超低频振荡的关键设备。