CN111239489B - 一种结合prony与fft算法的次同步振荡分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，包括如下步骤：（1）从次同步振荡监测主站获取暂态录波数据，根据三相瞬时电压与瞬时电流计算出监测设备的瞬时功率；（2）使用PRONY算法对瞬时功率数据进行振荡模式分析，定位出振荡的起止时间，得到的次同步振荡特征；（3）根据步骤（2）中定位出振荡的起止时间，对此段时间内的瞬时电流进行FFT，精确计算出次同步振荡时简谐波电流的频率、幅值、分量等信息；（4）将分析结果进行综合统计，生成事件简报，并将结果展示。此种方法可用于对大量暂态录波数据进行次同步振荡分析，提高了次同步振荡自动分析的效率，实现了次同步振荡的快速、准确辨识。

Description

一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法
技术领域
本发明属于电力系统自动化领域，特别涉及一种对大量暂态录波数据进行次同步振荡分析的方法。
背景技术
近年来，随着电力系统规模的不断扩大，大规模新能源电厂并网运行，以及大量电力电子设备的应用，使得电力系统运行面临的新挑战。由风电场诱发次同步振荡现象在新疆哈密地区多次发生，波及到了周边的火电机组，对电网安全稳定运行产生了不良影响。
次同步振荡是一类严重的系统稳定性问题，不但会使系统产生振荡现象,而且极易造成汽轮发电机组的大轴损毁,目前次同步振荡的原因和机理、监测和控制仍在研究中。当前，次同步振荡分析一般采传统的信号分析方法，分析手段较少，效率不高，无法满足对大量暂态录波数据的分析需求。
传统的信号分析方法具有局限性，比如FFT算法只能给出信号的频率分布情况，不能给出频率随时间变化的情况，对于非平稳信号分析缺乏对时间的定位功能。
本发明提出一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，弥补了以上不足，满足对大量暂态录波数据的分析需求，提高了次同步振荡自动分析的效率，实现了次同步振荡的快速、准确辨识。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，其提高了次同步振荡自动分析的效率，实现了次同步振荡的快速、准确辨识。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，包括如下步骤：
步骤(1)、从次同步振荡监测主站获取暂态录波数据，根据三相瞬时电压与瞬时电流计算出监测设备的瞬时功率；
步骤(2)、使用PRONY算法对瞬时功率数据进行振荡模式分析，定位出振荡的起止时间，得到次同步振荡中功率振荡的特征量；
步骤(3)、根据步骤(2)中定位出的振荡起止时间，对此段时间内的瞬时电流进行FFT，精确计算出次同步振荡时间谐波电流的频率、幅值和分量等信息。
进一步地，上述方法还包括：
步骤(4)、将分析结果进行综合统计，生成事件简报，并将结果展示。
进一步地，所述步骤(2)具体包括：
步骤(21)、读入暂态录波数据，以固定时间窗为分析单位，形成连续的时间段；
步骤(22)、使用PRONY算法对固定时间窗内的瞬时功率进行振荡模式分析，定位出振荡的开始时间T_start，结束时间T_end,得到次同步振荡频率F_p和幅值Amp_p。
所述步骤(3)具体包括：
根据步骤(2)中定位出的振荡起止时间，在振荡的时间内即开始时间T_start到结束时间T_end,对监测设备的瞬时电流进行FFT运算，精确计算出次同步振荡时间谐波电流的频率F_i、幅值Amp_i和分量Cpn_i等信息。
进一步地，所述步骤(3)还包括：
由于振荡功率频率与间谐波电流频率存在互补的关系，结合PRONY计算出的振荡频率F_p与FFT计算出的间谐波电流的频率F_i，综合辨识出次同步振荡的特性。
PRONY算法是用一组指数项的线性组合来拟和等间距采样数据的方法,可以从数据中分析出信号的幅值、相位、阻尼因子、频率等信息。其最大的优点是既可以对仿真结果进行分析，又可以对实时测量数据进行分析。电网发生次同步振荡时，功率振荡模式明显，使用PRONY进行分析比较适合。对于振荡时的电流、电压的间谐波分量，偏向于研究其频率特性，使用快速傅里叶变换算法(FFT)比较合适，快速傅里叶变换算法(FFT)可以分析信号在各个频率成分中的分布情况，从而分析出间谐波的频率和分量。
本发明的有益效果为：采用PRONY与FFT算法结合的分析方法，可用于对大量暂态录波数据进行次同步振荡分析，提高了次同步振荡自动分析的效率，实现了次同步振荡的快速、准确辨识。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例，对本发明的实现过程进行详细说明。
参考图1所示，本发明提供一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，包括如下步骤：
步骤(1)、从次同步振荡监测主站获取暂态录波数据，根据三相瞬时电压与瞬时电流计算出监测设备的瞬时功率；
步骤(2)、使用PRONY算法对瞬时功率数据进行振荡模式分析，定位出振荡的起止时间，得到的次同步振荡中功率振荡的特征量；
具体包括：
步骤(21)、读入暂态录波数据，以固定时间窗为分析单
位，形成连续的时间段；
步骤(22)、使用PRONY算法对固定时间窗内的瞬时功率进行振荡模式分析，定位出振荡的开始时间T_start，结束时间T_end,得到次同步振荡频率F_p和幅值Amp_p。
步骤(3)、根据步骤(2)中定位出振荡的起止时间，对此段时间内的瞬时电流进行FFT，精确计算出次同步振荡时间谐波电流的频率、幅值和分量等信息；
具体包括
(31)在振荡的时间内(开始时间T_start，结束时间T_end)对监测设备的瞬时电流进行FFT，精确计算出次同步振荡时间谐波电流的频率F_i、幅值Amp_i和分量Cpn_i等信息；
(32)由于振荡功率频率与间谐波电流频率存在互补的关系，结合PRONY计算出的振荡频率F_p与FFT计算出的间谐波电流的频率F_i，综合辨识出次同步振荡的特性。
步骤(4)、将分析结果进行综合统计，生成事件简报，并将结果展示。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤(1)、从次同步振荡监测主站获取暂态录波数据，根据三相瞬时电压与瞬时电流计算出监测设备的瞬时功率；
步骤(2)、使用PRONY算法对瞬时功率数据进行振荡模式分析，定位出振荡的起止时间，得到次同步振荡特征；
步骤(3)、根据步骤(2)中定位出的振荡起止时间，对此段时间内的瞬时电流进行FFT运算，得到瞬时电流信号在各个频率成分中的分布情况，精确计算出次同步振荡时间谐波电流的频率、幅值和分量信息，所述分量为间 谐波电流在瞬时电流信号中的分布情况。
2.如权利要求1所述结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，其特征在于，还包括：
步骤(4)、将分析结果进行综合统计，生成事件简报，并将结果展示。
3.如权利要求1所述结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：
步骤(21)、读入暂态录波数据，以固定时间窗为分析单位，形成连续的时间段；
步骤(22)、使用PRONY算法对固定时间窗内的瞬时功率进行振荡模式分析，定位出振荡的开始时间T_start，结束时间T_end,得到次同步振荡频率F_p和幅值Amp_p；
所述步骤(3)具体包括：
根据步骤(2)中定位出的振荡起止时间，在振荡的时间内即开始时间T_start到结束时间T_end，对监测设备的瞬时电流进行FFT运算，计算出次同步振荡时间谐波电流的频率F_i、幅值Amp_i和分量Cpn_i信息。
4.如权利要求3所述结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括：
由于振荡功率频率与间谐波电流频率存在互补的关系，结合所述步骤(22)中使用PRONY算法计算出的次同步振荡频率F_p与FFT运算计算出的间谐波电流的频率，相互验证，相互补充，综合辨识出次同步振荡的特性。
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