一种结合PRONY与FFT算法的次同步振荡分析方法与流程

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。

技术实现要素：

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简谐波电流的频率、幅值、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、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简谐波电流的频率f_i、幅值amp_i、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简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计算出的简谐波电流的频率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、电压的简谐波分量，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，从而分析出简谐波的频率和分量。

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、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简谐波电流的频率、幅值、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简谐波电流的频率f_i、幅值amp_i、分量cpn_i等信息；

（32）由于振荡功率频率与简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计算出的简谐波电流的频率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。

技术特征：

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，精确计算出次同步振荡时简谐波电流的频率、幅值、分量信息。

2.如所述权利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.如所述权利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、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简谐波电流的频率f_i、幅值amp_i、分量cpn_i信息。

4.如所述权利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（3）还包括：

由于振荡功率频率与简谐波电流频率存在互补的关系，结合prony计算出的振荡频率与fft计算出的简谐波电流的频率，相互验证，相互补充，综合辨识出次同步振荡的特性。

技术总结
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。

技术研发人员：杨利民;王新宝;俞秋阳;刘子俊;陈玉林;白杨
受保护的技术使用者：南京南瑞继保电气有限公司;南京南瑞继保工程技术有限公司;国网新疆电力有限公司
技术研发日：2018.11.29
技术公布日：2020.06.05