[發明專利]一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法

有效

• 申請號: 201410737751.1
• 申請日: 2014-12-04
• 公開（公告）號: CN104392140A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 焦邵華;白淑華;李元盛;常富杰;鄭巍;梁新艷;張濤;劉全
• 申請（專利權）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京金闕華進專利事務所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術領域

本發明屬于電力系統穩定與控制技術領域，具體涉及一種利用環境激勵下發電機組的轉子振動響應來識別機組軸系扭振模態參數的計算方法，為電力系統穩定判斷提供依據。

技術背景

隨著遠距離大容量輸電需求的不斷上升，串補輸電、直流輸電、FACTS等新型技術被電力系統越來越多地采用。然而，這些新型技術在給電力系統運行帶來巨大經濟和社會效益的同時，也給系統安全穩定運行帶來了許多問題，如因此引發的次同步諧振SSR或次同步振蕩SSO問題會對電網和發電機組構成重大威脅。

目前，對SSR/SSO的研究主要集中在機組扭振保護和振蕩控制方面，其通過對機組軸系轉速進行實時監測和分析，當發現SSR/SSO發散或不收斂時，通過提高機組阻尼水平加以抑制。系統SSR/SSO穩定性可由各模態的機械阻尼和電氣阻尼之和(即模態阻尼)來確定，當模態阻尼大于0時，穩定；等于0時，臨界穩定；小于0時，不穩定。模態阻尼作為SSR/SSO研究的一個重要參數，現多采用離線分析或通過人工小擾動試驗進行獲取，缺乏實時監測手段。由于SSR/SSO與電網運行方式密切相關，具有時變動態特征，因此，研究機組及電網的SSR/SSO模態參數在線監測技術十分必要。

本發明所涉及的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，考慮了電網運行中諸如負荷微小波動等環境擾動，通過模態分離、自由響應提取、特征計算等環節實現了模態參數辨識。本方法不僅適用于機組側或電網側發生擾動時的模態辨識，而且適用于噪聲擾動時的模態辨識，為實時監測電網動態振蕩提供必要支撐。

發明內容

一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

(1)在發電機組機頭或機尾安裝轉速傳感器，通過對采集的轉速脈沖信號進行解調，獲取機組的轉速差信號dω；

(2)對獲得的機組轉速差信號dω，通過濾波環節提取各階模態信號dω_i，其中i＝1,2,…m,m為機組的扭振模態階數；

(3)針對上述獲得的各階模態信號dω_i，對滿足相同初值條件的響應序列進行移位累加，獲取各階模態信號對應的自由響應序列RD_i；

(4)基于上述自由響應序列RD_i，通過建立特征矩陣數學模型，并結合該模型與發電機組軸系扭振系統方程間關系，獲得發電機組的各階模態參數，包括頻率和阻尼比；

(5)依次滑動數據窗截取模態信號，重復步驟(3)-(4)，獲取發電機組軸系扭振模態的實時阻尼曲線。

根據上述的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于：所述的通過濾波環節提取各階模態信號dω_i，其中的濾波環節采用低通、高通、帶通和帶阻級聯組合方式，在抑制寬頻噪聲及干擾信號的基礎上，既要保證待分析模態頻率具有良好的通過性，又要保證其余模態頻率具有良好的阻止性。[0012]根據上述的一種環境激勵下發電機組軸系扭振模態參數的辨識方法，其特征在于：對各階模態信號對應的自由響應序列RD_i的獲取具體包括：

①獲取滿足初值條件的觸發點：將步驟(2)獲取的各階模態信號dω_i作為輸入信號，通過選取合適的初值條件T，當dω_i(t)滿足初值條件T時，記錄所有滿足該條件的采樣時刻t_k，k＝1-N,共獲得N個滿足該條件的采樣點；關于初值條件T的選擇，有以下幾種方式：