一种主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法与流程

本发明涉及一种电力系统广域监测方法，尤其涉及一种主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法。

背景技术：

1、近年来，随着新能源发电技术的发展，电力电子装置在电力系统中的比重逐渐增加，电网中的电力电子设备之间及其与电网之间相互作用产生的宽频振荡影响了系统的稳定运行。比如，中国西北、东北地区及美国德克萨斯州均发生过因振荡导致大量机组切机事件。因此，对宽频振荡的监测和抑制的研究具有重要意义。

2、现有的宽频振荡监测及抑制方法在实际应用中存在一定的局限性。传统的pmu关注于基频及基频以下的信号，无法对宽频振荡进行监测。新型的宽频pmu能够监测宽频振荡，但是主要基于子站的算法如fft等，需要设定阈值。然而固定的门槛值对强度时变的背景噪声缺乏鲁棒性，增大门槛值会提高对背景噪声的鲁棒性，同时也会降低宽频感知能力。在抑制方法方面主要是主站基于子站的监测结果，进行判断之后，发送给主站，主站再采取措施。这种抑制策略一方面速度慢，另一方面一旦发现振荡往往幅值已经较大，需要进行切机处理，会造成较大的经济损失。

3、中国专利202211137044.x公开了一种提高电网宽频振荡稳定性的协调控制方法和系统，采用厂站端的就地侧子站控制与调度端的区域侧主站控制统筹结合的方式，提高电网宽频振荡稳定性，但是该方法无法在振荡未明显发生时提前抑制。

技术实现思路

1、发明目的：本发明旨在提供一种能提前检测振荡风险并抑制且提高宽频振荡检测灵敏性的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法。

2、技术方案：本发明所述的一种主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，包括以下步骤：

3、(1)子站的宽频测量装置获取振荡信号并进行频谱分析，获取不同振荡模态的功率和电流幅值；

4、(2)判断电流或功率的幅值是否大于阈值且持续时间超过t1，若是则进入下一步骤；

5、(3)子站向主站发出告警信号，主站获取发出告警信号的子站及其所有相邻子站的振荡功率，根据切机准则进行切机直至振荡消失；

6、(4)主站每隔时间t2或主站监测到子站功率变化超过阈值时，获取电压和电流的录波数据并采用微弱信号辨识方法进行分析，判断是否存在振荡风险，若主站辨别出微弱信号，则认为存在振荡风险，进入下一步骤；

7、(5)对主站认为存在振荡风险的风电场进行降出力处理直至振荡风险消失。

8、优选地，所述步骤(1)中频谱分析采用加窗fft算法，包括：

9、(1.1)对获得的振荡信号进行离散处理；

10、(1.2)对离散信号进行加海宁窗处理，所选窗函数表达式为：

11、

12、式中，l表示窗函数总长度，l＝1,2,…，l，其中l为采样点数；

13、(1.3)对离散信号进行dft处理，得到幅值和功率。

14、优选地，所述步骤(3)中切机准则包括：对主站获取的振荡功率从大到小进行排序，并从振荡功率最大的子站开始切机；切机1分钟后观察告警信号是否消失；若告警消失则停止切机，否则继续切机直至告警信号消失。

15、优选地，所述步骤(4)中微弱信号辨识方法包括：

16、(4.1)设定测量的频率范围[ωmin，ωmax]和频率增幅dω，令ω＝ωmin，ωi+1＝ωi+dω；

17、(4.2)对振荡信号sn(t)进行傅里叶变换，得到信号sn(f)，然后对上一步设定的频率范围进行频段截取预处理，得到预处理信号为sn’(f)：

18、

19、

20、式中，j为虚数单位；f为频率；

21、(4.3)设置尺度系数ri＝ωi，对预处理信号sn’(f)进行频率/时间尺度变换，得到在时间尺度t’下的待测信号sn′(t)，变换后的采样频率fsr＝fs/ri，fs为sn(t)的采样频率：

22、

23、(4.4)将待测信号sn′(t)输入到变尺度duffing振子检测模型中：

24、

25、式中，x(t′)表示连续时间序列，-x(t′)+x3(t′)表示非线性回复力项；0.8cos(t′)和0.8cos(t′+90°)表示预制周期策动力；

26、(4.5)求解上述方程，然后绘制出其输出响应的相平面轨迹图；

27、(4.6)若任一相平面轨迹由混沌状态进入大尺度周期状态，则表示振荡信号sn(t)中有频率分量ωm被检测到，ωm为第m次迭代的ω，ωm＝ωmin+(m-1)dω；

28、(4.7)重复上述迭代过程，直到满足ω≥ωmax为止。

29、优选地，采用四阶runge-kutta算法求解方程。

30、优选地，所述步骤(5)包括：主站认为存在振荡风险，则对主站认为存在振荡风险的机组进行降出力处理；随后获取降出力处理后的风电场录波数据，采用微弱信号辨识方法判断是否还存在振荡风险，若仍存在振荡风险，则继续进行降出力，直至振荡风险消失。

31、优选地，所述降出力包括将现有功率降k％。

32、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：采用主子站结合，子站未检测到的微弱信号在主站中发现，实现了对宽频振荡的灵敏检测；且对于不同程度的振荡采用不同的措施，在振荡未明显发生时提前抑制，在振荡发生时有效平息。

技术特征：

1.一种主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，所述步骤(1)中频谱分析采用加窗fft算法，包括：

3.根据权利要求1所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，所述步骤(3)中切机准则包括：对主站获取的振荡功率从大到小进行排序，并从振荡功率最大的子站开始切机；切机1分钟后观察告警信号是否消失；若告警消失则停止切机，否则继续切机直至告警信号消失。

4.根据权利要求1所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，所述步骤(4)中微弱信号辨识方法包括：

5.根据权利要求4所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，采用四阶runge-kutta算法求解方程。

6.根据权利要求1所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，所述步骤(5)包括：主站认为存在振荡风险，则对主站认为存在振荡风险的机组进行降出力处理；随后获取降出力处理后的风电场录波数据，采用微弱信号辨识方法判断是否还存在振荡风险，若仍存在振荡风险，则继续进行降出力，直至振荡风险消失。

7.根据权利要求6所述的主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，其特征在于，所述降出力包括将现有功率降k％。

技术总结
本发明公开了一种主子站结合的宽频振荡监测及抑制方法，包括(1)子站的宽频测量装置获取振荡信号并进行频谱分析；(2)判断电流或功率的幅值是否大于阈值且持续时间超过T<subgt;1</subgt;，若是则进入下一步骤；(3)子站向主站发出告警信号，主站获取发出告警信号的所有相邻子站的振荡功率，根据切机准则进行切机直至振荡消失；(4)主站每隔时间T2或主站监测到子站功率变化超过阈值时，获取电压和电流的录波数据并采用微弱信号辨识方法进行分析，判断是否存在振荡风险；(5)对主站认为存在振荡风险的风电场进行降出力处理直至振荡风险消失。本发明可以实现对宽频振荡的灵敏检测，对不同程度的振荡采用不同措施抑制振荡。

技术研发人员：李雷,闪鑫,刘栋,庞腊成,谈振宁,刘硕夫,王波,刘湛湛,刘泽世,孙晨,李俊,黄胜,滕书宇
受保护的技术使用者：国电南瑞科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12