[發(fā)明專利]基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的在線低頻振蕩檢測和節(jié)點(diǎn)同調(diào)分群法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810227543.1
• 申請(qǐng)日: 2008-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN101408586A
• 公開（公告）日: 2009-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段剛;林俊杰;吳京濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司;北京四方繼保工程技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01R31/08
• 分類號(hào): G01R31/08;G01R23/16
• 代理公司: 北京華進(jìn)專利事務(wù)所
• 代理人: 吳鴻維

1.一種基于廣域信息和經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解法的，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)復(fù)雜低頻振蕩進(jìn)行在線檢測和節(jié)點(diǎn)同調(diào)分群的低頻振蕩模態(tài)分析方法，所述分析方法不僅適用于非線性、非平穩(wěn)變化、含非周期成分的實(shí)際復(fù)雜波形，還可對(duì)屬于同一電力系統(tǒng)振蕩模式，但頻率略有差異的非正弦或余弦的固有模態(tài)曲線進(jìn)行相位比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)參與各振蕩模式的節(jié)點(diǎn)的同調(diào)分群，從而得到節(jié)點(diǎn)間的功率交換關(guān)系以及振蕩中心或分界面的位置；其特征在于，所述分析方法包括以下步驟：

(1)在當(dāng)前時(shí)間窗，采用基于經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解的頻譜分析方法將經(jīng)相量測量單元PMU采集上送到廣域測量主站的節(jié)點(diǎn)有功注入功率或頻率實(shí)測振蕩曲線分解為固有模態(tài)曲線；

(2)根據(jù)固有模態(tài)曲線參數(shù)計(jì)算方法計(jì)算各固有模態(tài)曲線的振蕩參數(shù)；

(3)根據(jù)所計(jì)算的各固有模態(tài)曲線的振蕩參數(shù)進(jìn)行電力系統(tǒng)危險(xiǎn)振蕩模式識(shí)別，并按找到的電力系統(tǒng)危險(xiǎn)振蕩模式對(duì)固有模態(tài)曲線分組，即將固有模態(tài)曲線頻率與系統(tǒng)危險(xiǎn)模式頻率相近的固有模態(tài)曲線歸屬于同一振蕩模式；

(4)對(duì)參與電力系統(tǒng)危險(xiǎn)振蕩模式的節(jié)點(diǎn)根據(jù)相應(yīng)的固有模態(tài)曲線的相位差別進(jìn)行同調(diào)分群；

(5)根據(jù)同調(diào)群間的割平面所通過的線路確定電力系統(tǒng)各危險(xiǎn)振蕩模式的振蕩中心或分界面所在的線路集；

(6)根據(jù)地理位置或拓?fù)潢P(guān)系將同一同調(diào)群中電氣上不直接相連的節(jié)點(diǎn)劃分成不同的同調(diào)子群。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻振蕩模態(tài)分析方法，其特征在于：在步驟(1)中對(duì)相量測量單元PMU實(shí)測振蕩曲線進(jìn)行頻譜分析時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)中沒有電磁環(huán)網(wǎng)或電磁環(huán)網(wǎng)范圍很小，且?guī)缀跛泄?jié)點(diǎn)注入有功功率有PMU量測或可被其它PMU量測推算出時(shí)，采用節(jié)點(diǎn)注入有功功率進(jìn)行頻譜分析并進(jìn)行低頻振蕩檢測和模態(tài)分析；當(dāng)電網(wǎng)中電磁環(huán)網(wǎng)嚴(yán)重或大部分節(jié)點(diǎn)注入有功功率無PMU量測時(shí)，采用節(jié)點(diǎn)頻率進(jìn)行頻譜分析并進(jìn)行低頻振蕩檢測和模態(tài)分析。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低頻振蕩模態(tài)分析方法，其特征在于：在步驟(2)中所述固有模態(tài)曲線參數(shù)包括：固有模態(tài)曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)相位、固有模態(tài)曲線相位差和固有模態(tài)曲線的相對(duì)相位、固有模態(tài)曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)頻率和固有模態(tài)曲線頻率、固有模態(tài)曲線的幅值、固有模態(tài)曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)的阻尼比和固有模態(tài)曲線阻尼比；對(duì)這些參數(shù)給出如下定義和計(jì)算方法：?

(a)固有模態(tài)曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)相位：各數(shù)據(jù)點(diǎn)的相位采用過零點(diǎn)法求出，即曲線正向過零點(diǎn)處為0°，負(fù)向過零點(diǎn)處為±180°，極大值點(diǎn)為90°，極小值點(diǎn)為-90°，相鄰零極點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)點(diǎn)的相位按照等間隔平分90份求得；

(b)固有模態(tài)曲線相位差和固有模態(tài)曲線的相對(duì)相位：為了在頻率略有差異情況下比較兩個(gè)固有模態(tài)曲線的相位，定義固有模態(tài)曲線相位差Φ為兩條曲線上各對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)點(diǎn)相位之差φ_i的算術(shù)平均，所述φ_i滿足-180°＜φ_i≤180°，在低頻振蕩模態(tài)分析中，對(duì)于一組屬于同一振蕩模式頻率的固有模態(tài)曲線，以其中振幅最大的曲線為參考曲線，即令其固有模態(tài)曲線相對(duì)相位為0，其余固有模態(tài)曲線相對(duì)該參考固有模態(tài)曲線的相位差為其余固有模態(tài)曲線的相對(duì)相位；

(c)固有模態(tài)曲線的數(shù)據(jù)點(diǎn)頻率和固有模態(tài)曲線頻率：固有模態(tài)曲線各數(shù)據(jù)點(diǎn)的頻率由該數(shù)據(jù)點(diǎn)的相位與前一數(shù)據(jù)點(diǎn)相位對(duì)時(shí)間差分得到的角頻率經(jīng)轉(zhuǎn)換求得，為了在非平穩(wěn)頻率的情況下比較兩條固有模態(tài)曲線的頻率，定義固有模態(tài)曲線頻率為該曲線各數(shù)據(jù)點(diǎn)頻率的平均值；為了提高計(jì)算速度，用下式表示的簡化方法近似求固有模態(tài)曲線頻率f_curve：

其中n_extrm為該固有模態(tài)曲線極值點(diǎn)數(shù)，所述極值點(diǎn)含極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)，t_last為該固有模態(tài)曲線最后一個(gè)極值點(diǎn)的時(shí)刻，t_first為該固有模態(tài)曲線第一個(gè)極值點(diǎn)的時(shí)刻；

(d)固有模態(tài)曲線的幅值：定義為固有模態(tài)曲線的各極大值點(diǎn)和極小值點(diǎn)幅值的平均值；

(e)固有模態(tài)曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)的阻尼比和固有模態(tài)曲線阻尼比：令固有模態(tài)曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)i的幅值為A_i，相鄰的前一周波中對(duì)應(yīng)相位的數(shù)據(jù)點(diǎn)的幅值為A_i-T，由于定間隔采樣的原因，當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)在前一周波中對(duì)應(yīng)相位的數(shù)據(jù)點(diǎn)往往不存在采樣點(diǎn)，此時(shí)，需要用插值的方法利用當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)在前一周波中對(duì)應(yīng)相位數(shù)據(jù)點(diǎn)前后的實(shí)際采樣點(diǎn)的幅值和相位求出幅值A(chǔ)_i-T，根據(jù)下式可近似求出固有模態(tài)曲線上的數(shù)據(jù)點(diǎn)i的阻尼比：

固有模態(tài)曲線阻尼比定義為該固有模態(tài)曲線各數(shù)據(jù)點(diǎn)阻尼比的平均值；為了減少計(jì)算量，也可用各極值點(diǎn)阻尼比的平均值來近似。