[發(fā)明專利]基于三相瞬時功率的電網(wǎng)全譜功率振蕩相量同步測量方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611249360.0
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106645919B
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 段剛;劉剛;葛亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京四方繼保自動化股份有限公司
• 主分類號: G01R21/00
• 分類號: G01R21/00
• 代理公司: 北京智繪未來專利代理事務所(普通合伙) 11689
• 代理人: 張紅蓮

一種基于三相總瞬時功率進行電力系統(tǒng)全頻譜功率振蕩相量同步測量和分析的裝置。該方法在電網(wǎng)支路測量點由三相瞬時電壓和瞬時電流錄波量測得到三相總瞬時有功功率，并通過時間同步裝置為每個測點獲得高精度時標。然后采用分頻段處理技術(shù)，針對各頻段采用特定的濾波參數(shù)、降采樣率參數(shù)、計算數(shù)據(jù)窗和計算步長等參數(shù)求取各頻段包含的振蕩模式的參數(shù)；并以整刻度時刻(10秒，整秒，0.1秒等)的初相位作為振蕩相量的相角，從而實現(xiàn)了可進行廣域分析的振蕩相量的表達。為了進一步提高相量計算的精度，整刻度時刻的選擇避開了計算時窗的邊界點；最終實時輸出各頻段中檢測到的滿足閾值的功率振蕩的頻率、幅值、初相位、阻尼系數(shù)以及時標。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請屬于電力系統(tǒng)測量分析領(lǐng)域，特別涉及一種對電網(wǎng)中各種功率振蕩進行在線測量技術(shù)。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)中各種頻率的功率振蕩都會給電網(wǎng)運行帶來不同危害，在調(diào)度中心運行人員希望能知道電網(wǎng)中正在發(fā)生哪些頻率模式的功率振蕩，振蕩的覆蓋范圍如何，振蕩功率在設(shè)備間的流動關(guān)系，各設(shè)備對振蕩功率的貢獻程度等信息。

近年來隨著高壓直流、柔直、風電、光伏等新能源電廠廣泛采用換流器、變頻器、可控串補等FACTS技術(shù)，電網(wǎng)中更是出現(xiàn)了大量的非工頻分量。這些非工頻成分包括次同步振蕩、電氣諧振、控制系統(tǒng)諧振、諧波、分數(shù)次諧波、間諧波以及這些波形與工頻以及他們之間的相互調(diào)制等波形復雜的變頻電量。這些成分的存在會引起以下危害，例如次同步振蕩會危害發(fā)電機組大軸的運行壽命、間諧波會引起電壓波動和閃變、無源濾波器的過載(間諧波的諧振放大所致)、干擾電力線上控制、保護和通訊信號，引起機電系統(tǒng)低頻振蕩、影響以電壓過零點為同步信號的控制設(shè)備以及某些家用電器正常工作等等。因此電網(wǎng)的非工頻成分必須控制在一定水平以下，這就需要對這些非工頻成分的發(fā)生、發(fā)展、作用范圍和振蕩源進行密切監(jiān)視。

然而，電力調(diào)度中心現(xiàn)有的基于PMU和RTU的電網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)均是針對工頻及其附近范圍的頻率進行量測，并且是基于電壓相量、電流相量的測量工具。例如PMU雖然使得調(diào)度中心人員具有了對電力系統(tǒng)廣域動態(tài)事件進行快速同步觀測的能力，但是PMU從原理設(shè)計上只適用于對工頻附近的機電動態(tài)過程進行量測和監(jiān)視，并不適用于次同步振蕩、諧波、分數(shù)次諧波、間諧波等電磁暫態(tài)過程的量測和監(jiān)視。這是因為，例如對于次同步振蕩，其典型機械振蕩頻率或功率次同步振蕩頻率為10～45Hz，對應的電壓次同步振蕩頻率為5～40Hz，其對工頻電壓幅值調(diào)制后，利用三角函數(shù)的積化和差公式可轉(zhuǎn)化為兩個正弦信號的和，分別為10～45Hz的次同步正弦信號和55～95Hz的超同步正弦信號。而國際和國內(nèi)標準規(guī)定PMU的有效測量范圍為45～55Hz，超過該范圍的頻率即使沒有被濾掉，幅值也將大幅度消減，根據(jù)這種電壓電流信息計算出的功率也丟失了或歪曲了次同步振蕩等高頻振蕩的信息。因此，PMU不適用于次同步振蕩的監(jiān)測。同理PMU也不適用于諧波、分數(shù)次諧波和間諧波的量測和監(jiān)視。

雖然在故障時也可實時召喚故障廠站的錄波數(shù)據(jù)，這種原始的暫態(tài)錄波數(shù)據(jù)雖然包含工頻以及其他頻率成分與工頻的合成頻率成分，但是運行人員不能從這種原始錄波曲線直觀觀測非工頻成分的變化過程。近年來有的系統(tǒng)，包括電能質(zhì)量裝置、次同步振蕩監(jiān)測裝置，雖然可以將非工頻成分，例如次同步振蕩成分的幅值、頻率、衰減因子參數(shù)上送控制中心主站，但是由于缺少非工頻成分的振蕩相位和同步時標，導致運行、分析人員不能直觀分析各參與振蕩的電網(wǎng)設(shè)備在振蕩過程中的能量交換關(guān)系，難以實現(xiàn)擾動源和振蕩源的定位。此外，通常至少千Hz以上的錄波信息，由于現(xiàn)有通信資源和存儲資源的限值，不可能實時大范圍長時間上送調(diào)度主站，因此運行人員不能動態(tài)地長時間實時地監(jiān)視這些非工頻成分的發(fā)生、發(fā)展過程，即使采用對錄波數(shù)據(jù)降采樣率取樣上送控制中心的方法，但是又會引入混疊效應，歪曲了振蕩的本質(zhì)信息。