專利名稱：基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力低頻振蕩分析技術(shù)領(lǐng)域，是一種基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法。
背景技術(shù)：
大電網(wǎng)互聯(lián)輸電帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)方面益處的同時(shí)，也使低頻振蕩成為威脅弱互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題之一。目前電力系統(tǒng)低頻振蕩問(wèn)題的研究方法主要有兩種一種是基于模型的分析方法，即通過(guò)建立各元件的機(jī)電暫態(tài)模型，獲得全系統(tǒng)的微分和代數(shù)方程，根據(jù)李亞普諾夫穩(wěn)定性第一定理分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但該方法僅適用于離線分析，且依賴于模型和參數(shù)的準(zhǔn)確性。另一種是基于實(shí)時(shí)量測(cè)信息的分析方法，即采用 Prony算法、ARMA算法和HHT變換等先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，通過(guò)對(duì)某一局部動(dòng)態(tài)觀測(cè)信息的信號(hào)處理，分析系統(tǒng)的低頻振蕩現(xiàn)象。但現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)所用數(shù)學(xué)方法及信號(hào)分析工具只能對(duì)某一局部發(fā)電機(jī)功角、發(fā)電機(jī)有功功率及聯(lián)絡(luò)線有功率等單一信號(hào)進(jìn)行處理和分析，無(wú)法從全局角度對(duì)擾動(dòng)后的振蕩現(xiàn)象進(jìn)行分析，只能得到擾動(dòng)后系統(tǒng)低頻振蕩的頻率及阻尼比， 不能夠根據(jù)實(shí)測(cè)信號(hào)獲得系統(tǒng)的振型，即振蕩模態(tài)，無(wú)法分析發(fā)電機(jī)間的振蕩關(guān)系，難以應(yīng)用于抑制低頻振蕩的實(shí)時(shí)控制中。而且上述方法還存在受噪聲信號(hào)影響較大，系統(tǒng)階數(shù)確定困難，容易出現(xiàn)偽模態(tài)和計(jì)算過(guò)程復(fù)雜、耗時(shí)長(zhǎng)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法的不足，提供一種具有計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)果準(zhǔn)確、易于實(shí)現(xiàn)且應(yīng)用價(jià)值高等特點(diǎn)的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法，其特征是，它包括以下步驟a)故障后電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)有功功率的載入與截取載入各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)，手動(dòng)截取故障后3s內(nèi)的各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率并存儲(chǔ)；b)各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)載入并截取的故障后發(fā)電機(jī)有功功率進(jìn)行分解，得到各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率對(duì)應(yīng)的固有模態(tài)分量；c)各發(fā)電機(jī)有功功率關(guān)鍵固有模態(tài)分量的提取對(duì)各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率的固有模態(tài)分量進(jìn)行參數(shù)提取，保留振蕩頻率在電力系統(tǒng)低頻振蕩研究與分析范圍內(nèi)，低頻振蕩頻率范圍0. 1 2. 5Hz的固有模態(tài)分量作為各發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵固有模態(tài)分量；d)利用隨機(jī)子空間辨識(shí)理論提取低頻振蕩模態(tài)參數(shù)將各個(gè)振蕩頻率相近的關(guān)鍵固有模態(tài)分量作為隨機(jī)子空間辨識(shí)算法的輸入進(jìn)行計(jì)算，既得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測(cè)矩陣，進(jìn)而根據(jù)狀態(tài)矩陣特征值計(jì)算結(jié)果，即得到系統(tǒng)的振蕩模式及其相關(guān)振蕩參數(shù)。由本發(fā)明基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法，在現(xiàn)代大型互聯(lián)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)安全分析應(yīng)用中，與傳統(tǒng)分析方法相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1)對(duì)低頻振蕩過(guò)程中發(fā)電機(jī)有功功率采樣信號(hào)進(jìn)行EMD既解決了隨機(jī)子空間定階困難的問(wèn)題，又可以避免隨機(jī)子空間算法在處理非線性、非平穩(wěn)信號(hào)過(guò)程中所產(chǎn)生的虛假模態(tài)；2)與傳統(tǒng)算法相比，本文提出的算法具有抗噪能力強(qiáng)、定階簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)；3)同時(shí)多機(jī)系統(tǒng)仿真分析結(jié)果表明，系統(tǒng)受擾后的振蕩表現(xiàn)為多種模式共同作用的復(fù)合振蕩模式，利用隨機(jī)子空間算法對(duì)WAMS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析可以為電力系統(tǒng)低頻振蕩在線辨識(shí)與控制提供有力的依據(jù)。4)本發(fā)明的分析方法具有計(jì)算簡(jiǎn)單、速度快等特點(diǎn)，有很高的工程應(yīng)用價(jià)值。


圖1是基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法流程示意圖。圖2是四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)示意圖。圖3是各發(fā)電機(jī)有功功率EMD分解結(jié)果示意圖。圖4是分解前奇異值結(jié)果示意圖。圖5是EMD分解后奇異值結(jié)果示意圖。圖6是理論模態(tài)示意圖。圖7是計(jì)算得出的模態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面利用附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。參照?qǐng)D1，本發(fā)明的基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法，其步驟如下a)故障后電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)有功功率的載入與截取載入各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)，手動(dòng)截取故障后3s內(nèi)的各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率并存儲(chǔ)；b)各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)載入并截取的故障后發(fā)電機(jī)有功功率進(jìn)行分解，得到各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率對(duì)應(yīng)的固有模態(tài)分量；c)各發(fā)電機(jī)有功功率關(guān)鍵固有模態(tài)分量的提取利用希爾伯特變換及最小二乘法，參見李天云，高磊等撰寫的“基于HHT的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析”，論文來(lái)源中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)-26(14)對(duì)-30，對(duì)各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率的固有模態(tài)分量進(jìn)行參數(shù)提取，保留振蕩頻率在電力系統(tǒng)低頻振蕩研究與分析范圍內(nèi)，低頻振蕩振蕩頻率范圍0. 1 2. 5Hz的固有模態(tài)分量作為各發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵固有模態(tài)分量；d)利用隨機(jī)子空間辨識(shí)理論提取低頻振蕩模態(tài)參數(shù)將各個(gè)振蕩頻率相近的關(guān)鍵固有模態(tài)分量作為隨機(jī)子空間辨識(shí)算法的輸入進(jìn)行計(jì)算，既得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測(cè)矩陣，進(jìn)而根據(jù)狀態(tài)矩陣特征值計(jì)算結(jié)果，即得到系統(tǒng)的振蕩模式及其相關(guān)振蕩參數(shù)；利用隨機(jī)子空間理論辨識(shí)莫泰參數(shù)的具體過(guò)程如下由采樣時(shí)序數(shù)據(jù)組成Hankel矩陣
權(quán)利要求
1. 一種基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法，其特征是，它包括以下步驟a)故障后電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)有功功率的載入與截取載入各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)， 手動(dòng)截取故障后3s內(nèi)的各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率并存儲(chǔ)；b)各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解對(duì)載入并截取的故障后發(fā)電機(jī)有功功率進(jìn)行分解，得到各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率對(duì)應(yīng)的固有模態(tài)分量；c)各發(fā)電機(jī)有功功率關(guān)鍵固有模態(tài)分量的提取對(duì)各個(gè)發(fā)電機(jī)有功功率的固有模態(tài)分量進(jìn)行參數(shù)提取，保留振蕩頻率在電力系統(tǒng)低頻振蕩研究與分析范圍內(nèi)，低頻振蕩頻率范圍0. 1 2. 5Hz的固有模態(tài)分量作為各發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵固有模態(tài)分量；d)利用隨機(jī)子空間辨識(shí)理論提取低頻振蕩模態(tài)參數(shù)將各個(gè)振蕩頻率相近的關(guān)鍵固有模態(tài)分量作為隨機(jī)子空間辨識(shí)算法的輸入進(jìn)行計(jì)算，既得到系統(tǒng)狀態(tài)矩陣及觀測(cè)矩陣， 進(jìn)而根據(jù)狀態(tài)矩陣特征值計(jì)算結(jié)果，即得到系統(tǒng)的振蕩模式及其相關(guān)振蕩參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種基于量測(cè)信息的電力系統(tǒng)低頻振蕩分析方法，其特點(diǎn)是，包括有故障后電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)有功功率的載入與截取，各發(fā)電機(jī)有功功率數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解，各發(fā)電機(jī)有功功率關(guān)鍵固有模態(tài)分量的提取和利用隨機(jī)子空間辨識(shí)理論提取低頻振蕩模態(tài)參數(shù)步驟。利用本發(fā)明的方法能夠從實(shí)測(cè)振蕩信號(hào)中提取振蕩頻率及阻尼比的同時(shí)還能夠獲得相應(yīng)的陣型信息，與傳統(tǒng)算法相比，具有抗噪能力強(qiáng)、定階簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，具有適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F17/00GK102185324SQ20111010262
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者劉鋮, 孔令國(guó), 楊德友, 蔡國(guó)偉 申請(qǐng)人:東北電力大學(xué)