电力系统振荡源检测方法和装置与流程

本发明涉及电力运维，尤其涉及一种电力系统振荡源检测方法和装置。

背景技术：

1、为响应有关要求，以风电和光伏为代表的新能源发电装机容量与日俱增，逐渐成为电网的主导发电模式，而传统火电机组将逐渐向调节性电源角色转变，电网逐步呈现“高比例可再生能源”和“高比例电力电子设备”的“双高”特点。一方面，新能源机组不具备同步发电机转子的机械转动惯量，其大量接入会导致系统机械转动惯量明显下降；另一方面，为提高系统的静稳极限和暂态稳定性，大量机组采用了快速励磁系统，虽然能够提高故障响应速度，但同时降低了系统阻尼。因此，伴随着电力电子设备和快速励磁系统的广泛应用，电力系统低频振荡现象也随之愈加频繁地出现，给电力系统的安全稳定运行带来了巨大挑战。

2、由此可见，电力系统低频振荡是一种广泛存在于互联电力系统中的常见现象，其表现为当系统受到扰动或者电力设备发生故障时，并网发电机转子角之间出现0.1至2.5hz的相对振荡。根据低频振荡现象产生的不同原因，其主要分为以下几大类：第一类为由于机组原动机侧异常而造成系统中产生周期性扰动引发的强迫振荡，例如汽轮机控制阀门及其调节系统异常引起的机械功率波动而引发的功率振荡；第二类为由于发电机励磁系统输出异常，在调节控制系统和电力系统耦合作用下引发的低频振荡；第三类为由于电力系统阻尼不足造成的负阻尼振荡或弱阻尼振荡。总之，电力系统的振荡源，主要来自于原动机侧、励磁系统侧或电网侧。

3、为了促进电力系统的安全和稳定运行，需要在电力系统出现相关振荡故障时对振荡源进行检测，以确认故障源头并进行对应消除。现有的电力系统振荡源检测方法有很多，例如能量函数法、模态估计法和阻尼转矩法等。但是，现有的电力系统振荡源检测方法，至少存在如下局限性：

4、(1)至少部分方法的检测并不精确，振荡源的定位只能定位到电力系统中的发电机，而无法进一步区分振荡来自于发电机原动机侧还是励磁系统侧，导致其检测准确性较低；

5、(2)至少部分方法的检测过程涉及到各种复杂计算和操作，比较繁琐，导致耗时较长，其检测速度较慢；

6、(3)至少部分方法仅适用于实验室仿真环境使用，且只能用来定位某一类振荡源，很难在电力工程现场广泛推广应用，因此，其适用性较差。

7、综上所述，现有技术中存在电力系统振荡源检测的准确性较低、速度较慢且适用性较差，从而不利于提高电力系统振荡源检测的效率的问题。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种电力系统振荡源检测方法，以解决现有技术中存在的电力系统振荡源检测的准确性较低、速度较慢且适用性较差，从而不利于提高电力系统振荡源检测的效率的问题。本发明的另一个目的在于提供一种电力系统振荡源检测装置。本发明的再一个目的在于提供一种计算机设备。本发明的还一个目的在于提供一种可读介质。本发明的还一个目的在于提供一种计算机程序产品。

2、为了达到以上目的，本发明的一方面公开了一种电力系统振荡源检测方法，所述方法包括：

3、基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差，并基于所述第一相位差判断电力系统振荡源是否来自于发电机原动机侧，若来自于发电机原动机侧，进行原动机侧存在振荡源告警；

4、若不来自于发电机原动机侧，基于所述振荡周期，确定电力系统中发电机的计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的第二相位差，并确定所述计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的幅值差，其中，所述计算励磁电压数据是基于与所述电力系统中发电机对应的励磁系统模型得到的；基于所述第二相位差和幅值差，判断电力系统振荡源是否来自于发电机励磁系统侧，若来自于发电机励磁系统侧，进行励磁系统侧存在振荡源告警；

5、若不来自于发电机励磁系统侧，进行电网侧存在振荡源告警。

6、可选的，进一步包括：

7、在基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差之前，

8、基于电力系统的发电机功率数据，确定对应的多个发电机功率过零点；

9、基于所述发电机功率过零点，得到振荡周期。

10、可选的，所述基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差，包括：

11、基于所述发电机功率数据，确定对应的多个发电机功率过零点；并基于所述转速数据，确定对应的多个转速过零点；

12、基于所述发电机功率过零点和与所述发电机功率过零点对应的所述转速过零点，得到多个对应的功率转速过零点时间差；

13、基于所述振荡周期、功率转速过零点时间差以及功率转速过零点时间差的第一时间差数量，确定所述第一相位差。

14、可选的，所述基于所述第一相位差判断电力系统振荡源是否来自于发电机原动机侧，包括：

15、将所述第一相位差减去预设的正常滞后相位，得到初始原动机振荡相位，并将所述初始原动机振荡相位的绝对值作为原动机振荡相位；

16、判断所述原动机振荡相位是否大于预设的第一振荡相位阈值，若是，进行原动机侧存在振荡源告警。

17、可选的，进一步包括：

18、在基于所述振荡周期，确定电力系统中发电机的计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的第二相位差之前，

19、基于电力系统中发电机的机端电压数据、预设的给定电压数据、所述发电机功率数据、转速数据以及与所述电力系统中发电机对应的预设励磁系统模型，得到初始计算励磁电压数据；

20、基于预设的采样时间段，对所述初始计算励磁电压数据进行截取，得到中间计算励磁电压数据，并将所述中间计算励磁电压数据的基波分量数据作为所述电力系统中发电机的计算励磁电压数据。

21、可选的，进一步包括：

22、在基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差之前，

23、基于预设的采样时间段，对电力系统中发电机的原始机端电压数据进行截取，得到中间机端电压数据，并将所述中间机端电压数据的基波分量数据作为机端电压数据；

24、基于所述采样时间段，对电力系统中发电机的原始发电机功率数据进行截取，得到中间发电机功率数据，并将所述中间发电机功率数据的基波分量数据作为发电机功率数据；

25、基于所述采样时间段，对电力系统中发电机的原始转速数据进行截取，得到中间转速数据，并将所述中间转速数据的基波分量数据作为转速数据；

26、基于所述采样时间段，对电力系统中发电机的原始实测励磁电压数据进行截取，得到中间实测励磁电压数据，并将所述中间实测励磁电压数据的基波分量数据作为实测励磁电压数据。

27、可选的，所述基于所述振荡周期，确定电力系统中发电机的计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的第二相位差，包括：

28、基于所述计算励磁电压数据，确定对应的多个计算励磁电压过零点；并基于所述实测励磁电压数据，确定对应的多个实测励磁电压过零点；

29、基于所述计算励磁电压过零点和与所述计算励磁电压过零点对应的所述实测励磁电压过零点，得到多个对应的励磁电压过零点时间差；

30、基于所述振荡周期、励磁电压过零点时间差以及励磁电压过零点时间差的第二时间差数量，确定所述第二相位差。

31、可选的，所述确定所述计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的幅值差，包括：

32、基于所述计算励磁电压数据，得到计算励磁电压数据幅值；

33、基于所述实测励磁电压数据，得到实测励磁电压数据幅值；

34、基于所述计算励磁电压数据幅值和实测励磁电压数据幅值，确定所述幅值差。

35、可选的，所述基于所述第二相位差和幅值差，判断电力系统振荡源是否来自于发电机励磁系统侧，包括：

36、判断是否满足所述第二相位差的绝对值大于预设的第二振荡相位阈值或所述幅值差的绝对值大于预设的安全幅值差阈值的条件，若是，进行励磁系统侧存在振荡源告警。

37、为了达到以上目的，本发明的另一方面公开了一种电力系统振荡源检测装置，所述装置包括：

38、第一检测模块，用于基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差，并基于所述第一相位差判断电力系统振荡源是否来自于发电机原动机侧，若来自于发电机原动机侧，进行原动机侧存在振荡源告警；

39、第二检测模块，用于若不来自于发电机原动机侧，基于所述振荡周期，确定电力系统中发电机的计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的第二相位差，并确定所述计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的幅值差，其中，所述计算励磁电压数据是基于与所述电力系统中发电机对应的励磁系统模型得到的；基于所述第二相位差和幅值差，判断电力系统振荡源是否来自于发电机励磁系统侧，若来自于发电机励磁系统侧，进行励磁系统侧存在振荡源告警；

40、第三检测模块，用于若不来自于发电机励磁系统侧，进行电网侧存在振荡源告警。

41、本发明还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述方法。

42、本发明还公开了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

43、本发明还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法。

44、本发明提供的电力系统振荡源检测方法和装置，通过基于电力系统的振荡周期，确定电力系统的发电机功率数据和转速数据的第一相位差，并基于所述第一相位差判断电力系统振荡源是否来自于发电机原动机侧，若来自于发电机原动机侧，进行原动机侧存在振荡源告警，能够充分考虑发电机功率和转速的相位差与原动机机械功率变化情况密切相关、以及原动机机械功率变化情况与原动机是否异常的情况相关的规律，实现准确检测振荡源是否来自于原动机，从而提高了电力系统振荡源检测的准确性；

45、通过若不来自于发电机原动机侧，基于所述振荡周期，确定电力系统中发电机的计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的第二相位差，并确定所述计算励磁电压数据和实测励磁电压数据的幅值差，其中，所述计算励磁电压数据是基于与所述电力系统中发电机对应的励磁系统模型得到的；基于所述第二相位差和幅值差，判断电力系统振荡源是否来自于发电机励磁系统侧，若来自于发电机励磁系统侧，进行励磁系统侧存在振荡源告警，能够充分考虑励磁系统的实际励磁电压与计算励磁电压在相位和幅值方面的差异表征了励磁系统的实际工况与正常工况偏差情况的规律，且基于符合励磁系统预期特性的模型确定计算励磁电压，能够使得到的计算励磁电压更加与励磁系统的正常工况特性相符，因此上述步骤能够实现准确检测振荡源是否来自于励磁系统，从而提高了电力系统振荡源检测的准确性；

46、通过若不来自于发电机励磁系统侧，进行电网侧存在振荡源告警，能够充分考虑电力系统振荡源主要为原动机、励磁系统或电网这三种，若振荡源既不来自于原动机又不来自于励磁系统，则极有可能来自于电网侧的规律，实现准确检测振荡源是否来自于电力系统中电网侧，从而提高了电力系统振荡源检测的准确性。

47、本发明提供的电力系统振荡源检测方法和装置，能够实现具体定位电力系统振荡源对应的振荡源，细化了电力系统振荡源检测的粒度并提高了其检测精度，从而提高了电力系统振荡源检测的准确性；且并不涉及到复杂的计算和处理过程，有关操作较为简单，其整体过程耗时较短，从而提高了电力系统振荡源检测的速度；另外，所需输入的信息参数便于从实际生产环境中获取，且对实施条件的要求并不苛刻，所需人力成本和物力成本并不高，还能够实现定位多类振荡源，适用于相应的电力工程实际生产环境，便于推广应用，从而提高了电力系统振荡源检测的适用性。

48、综上所述，本发明提供的电力系统振荡源检测方法和装置，能够提高电力系统振荡源检测的准确性、速度和适用性，从而提高电力系统振荡源检测的效率。