基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法

本发明属于电力系统宽频振荡，涉及基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法。

背景技术：

1、新型电力系统振荡路径探索与溯源，是及时有效抑制宽频振荡产生、扩散的基础，准确的振荡路径探索可以提前进行振荡风险预警，并通过在系统薄弱节点处加入阻尼控制，有效阻断宽频振荡的进一步发展；传统基于固定模态和固定模型参数的振荡路径分析方法，难以准确描绘振荡的发生发展过程，基于相量测量装置广域量测信息的路径探索及溯源依赖于各模态相量的准确测量，但由于宽频振荡的各模态参数(幅值、相角、频率等)随时间非线性变化，对参数辨识的精度要求很高，导致宽频振荡的测量和定位很困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，解决了现有电力系统振荡路径探索与溯源中存在的宽频振荡的测量和定位困难的问题。

2、本发明所采用的技术方案是，基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1，对采样的电压电流信号进行高频振荡成分的提取及参数辨识并选定要分析的高频振荡成分；

4、步骤2，对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能进行计算；

5、步骤3，判断感性及容性；

6、步骤4，搜索振荡路径及振荡源。

7、本发明的特点还在于：

8、其中步骤1具体为：基于信号分解技术，对采样的电压电流信号进行高频振荡成分的提取及参数辨识，并设置阈值选择要分析的高频振荡成分；

9、其中步骤1中信号分解技术为滤波器提取、小波变换、希尔伯特变换、希尔伯特黄变换、傅里叶变换、快速傅里叶变换、经验模态分解、变分模态分解、旋转不变技术及各技术对应改进算法与结合算法的一种；

10、其中步骤1具体为：对系统电压u和电流i进行量测采样后，基于信号分解技术将具有宽频、时变特征，并由多模态组成的量测信号，进行分解及参数辨识；根据工程需求，进行阈值的选取，以此选择出要分析的高频振荡成分；

11、其中步骤2具体为：基于宽频谐振势能理论方法对网络支路的分类及各类支路无功谐振势能的通用公式对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能进行计算；

12、其中步骤2具体为基于宽频谐振势能理论方法，对网络支路进行分类并标定各支路的参考方向，根据各类支路无功谐振势能wq的通用公式，对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能wq进行计算；

13、其中步骤3具体为：

14、基于宽频谐振势能理论方法，运用代码对各支路的高频分量即步骤1分解出的各模态分量对应的电压u、电流i进行超前滞后的判断，若电压超前于电流则此无功谐振势能wq为感性且定义为正值，若电流超前于电压则此无功谐振势能wq为容性且定义为负值；

15、其中步骤4具体为：

16、基于网络中各节点计算的无功谐振势能wq，设置一定的阈值初步筛选参与振荡的支路；

17、宽频谐振情况下，无功能量感性、容性能量在网络中交互的能量相等，计算的无功谐振势能最大值对应的节点即对应谐振频率的无功能量在网络中交互的中心，此中心点即为网络的空间谐振中心；由于谐振中心两侧的振荡支路的wq之和为零，故基于计算的三种支路的wq，通过节点支路的三个无功谐振势能的标量值wqijin、wqij、wqijout，设置一定的参考阈值并结合三者的加和关系，得到网络中振荡扩散的路径；非谐振情况下以无功谐振势能最大值对应节点为起点，基于节点支路三个量的加和关系进行振荡路径的探索；

18、对于参与谐振/振荡的源与荷，基于谐振/振荡路径确定源与负荷对应的节点，对应具体参与谐振/振荡的则应通过设置阈值的方法，确认参与谐振/振荡的源与荷。

19、本发明的有益效果是

20、本发明的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，从电力系统宽频谐振的能量驱动本质出发定义无功谐振势能wq，首先根据电路的叠加等效原理，基于信号分解技术，对高频振荡信号进行提取及参数辨识，然后基于宽频谐振势能理论方法对网络支路的分类及各类支路无功谐振势能wq的通用公式进行计算，判断wq感性或容性后可通过能量交互的本质找寻振荡路径或振荡源；本发明的振荡路径探索与溯源方法，从无功能量的角度，对宽频谐振进行分析；可体现无功能量在网络中的交互关系及振荡的发生发展过程，可辨识网络的振荡中心及振荡关键路径同时可对振荡进行溯源，为振荡风险预警、附加阻尼控制、抑制宽频振荡提供数据参考；为新型电力系统宽频谐振的振荡路径探索与溯源提供了新的思路和参考。

技术特征：

1.基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

2.根据权利要求1所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤1具体为：基于信号分解技术，对采样的电压电流信号进行高频振荡成分的提取及参数辨识，并设置阈值选择要分析的高频振荡成分。

3.根据权利要求1所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤1中信号分解技术为滤波器提取、小波变换、希尔伯特变换、希尔伯特黄变换、傅里叶变换、快速傅里叶变换、经验模态分解、变分模态分解、旋转不变技术及各技术对应改进算法与结合算法的一种。

4.根据权利要求2所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤1具体为：对系统电压u和电流i进行量测采样后，基于信号分解技术将具有宽频、时变特征，并由多模态组成的量测信号，进行分解及参数辨识；根据工程需求，进行阈值的选取，以此选择出要分析的高频振荡成分。

5.根据权利要求1所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤2具体为：基于宽频谐振势能理论方法对网络支路的分类及各类支路无功谐振势能的通用公式对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能进行计算。

6.根据权利要求5所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤2具体为基于宽频谐振势能理论方法，对网络支路进行分类并标定各支路的参考方向，根据各类支路无功谐振势能wq的通用公式，对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能wq进行计算。

7.根据权利要求6所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

8.根据权利要求7所述的基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

技术总结
本发明公开了基于宽频谐振势能理论方法的振荡路径探索与溯源方法，首先对采样的电压电流信号进行高频振荡成分的提取及参数辨识并选定要分析的高频振荡成分，然后对各支路的对应高频振荡成分的无功谐振势能进行计算；接着判断感性及容性；最后搜索振荡路径及振荡源；本发明的振荡路径探索与溯源方法，从无功能量的角度，对宽频谐振进行分析；可体现无功能量在网络中的交互关系及振荡的发生发展过程，可辨识网络的振荡中心及振荡关键路径同时可对振荡进行溯源，为振荡风险预警、附加阻尼控制、抑制宽频振荡提供数据参考；为新型电力系统宽频谐振的振荡路径探索与溯源提供了新的思路和参考。

技术研发人员：刘闯,孙聪,蔡国伟,杨鹤翎,陈俊睿
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16