[發(fā)明專利]基于同步相量復(fù)數(shù)域頻譜分析的電力系統(tǒng)振蕩辨識方法

有效

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• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111273103B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張放;劉軍;嚴(yán)英;王小君;和敬涵;許寅;吳翔宇
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G06F17/14;G06F17/16;G06K9/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 劉源

本發(fā)明提供了一種基于同步相量復(fù)數(shù)域頻譜分析的電力系統(tǒng)振蕩辨識方法，基于復(fù)數(shù)域的離散傅里葉變換進(jìn)行頻譜分析，獲得正頻率相量、負(fù)頻率相量和零頻率相量，進(jìn)一步獲得幅值相位系數(shù)矩陣，通過計算該幅值相位系數(shù)矩陣，獲得次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位；相比較于現(xiàn)有技術(shù)中使用同步相量幅值進(jìn)行頻譜分析僅能得到次同步振蕩頻率而不能得到次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供的方法僅使用已有的二倍額定頻率同步相量即可辨識出二倍額定頻率以內(nèi)的次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位，辨識準(zhǔn)確性更高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)廣域監(jiān)測及控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于同步相量復(fù)數(shù)域頻譜分析的電力系統(tǒng)振蕩辨識方法。

背景技術(shù)

次同步振蕩是影響電力系統(tǒng)正常運(yùn)行甚至危及電力系統(tǒng)運(yùn)行安全的重要事件之一。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中，次同步振蕩主要是有電氣系統(tǒng)的電氣功率與發(fā)電機(jī)軸系機(jī)械之間的振蕩。而在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，次同步振蕩主要是大規(guī)模接入的風(fēng)力、光伏發(fā)電與相連電網(wǎng)之間的振蕩。次同步振蕩事件中，嚴(yán)重的機(jī)電耦合效應(yīng)可能導(dǎo)致發(fā)電機(jī)軸系或變速系統(tǒng)的嚴(yán)重?fù)p壞。因此，電力系統(tǒng)次同步振蕩需要通過有效手段進(jìn)行監(jiān)測及抑制。

電力系統(tǒng)發(fā)生次同步振蕩事件時，電力系統(tǒng)的電壓、電流信號中在額定頻率的基波分量的基礎(chǔ)上會出現(xiàn)低于電力系統(tǒng)額定頻率的次同步振蕩分量和大于額定頻率小于二倍額定頻率的超同步分量。次同步分量和超同步分量往往成對出現(xiàn)，即一個次同步分量對應(yīng)一個超同步分量，兩者的頻率之和等于二倍額定頻率。

同步相量測量技術(shù)的出現(xiàn)為次同步振蕩的監(jiān)測提供了同步測量信息，為次同步振蕩問題的分析提供了數(shù)據(jù)支撐目前基于同步相量的次同步振蕩監(jiān)測方法主要存在的技術(shù)問題表現(xiàn)在：一方面，電力系統(tǒng)同步測量測量系統(tǒng)提供的同步相量數(shù)據(jù)采樣頻率為二倍額定頻率，這導(dǎo)致如果僅使用同步相量幅值進(jìn)行頻譜分析，根據(jù)采樣定理，則只能分辨出次同步振蕩分量對應(yīng)的結(jié)果，而超同步分量對應(yīng)的結(jié)果將與次同步分量對應(yīng)的結(jié)果混疊而難以分辨；另一方面，以同步相量的幅值為離散傅里葉變換頻譜分析的對象的方法僅能辨識出低于電力系統(tǒng)額定頻率的次同步分量的頻率、幅值，而不能辨識出次同步分量的相位；以同步相量為離散傅里葉變換頻譜分析的對象的方法則僅能辨識出次同步分量和超同步分量的頻率，而不能辨識出兩個分量的幅值和相位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于同步相量復(fù)數(shù)域頻譜分析的電力系統(tǒng)振蕩辨識方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。

基于同步相量復(fù)數(shù)域頻譜分析的電力系統(tǒng)振蕩辨識方法，包括：

基于已知的電力系統(tǒng)的同步相量數(shù)據(jù)序列，進(jìn)行復(fù)數(shù)域傅里葉變換頻譜分析，獲得次同步分量頻率和超同步分量頻率，然后獲得正頻率相量、負(fù)頻率相量和零頻率相量；

基于次同步分量頻率、超同步分量頻率和快速傅里葉變換相量計算中的數(shù)據(jù)窗包含的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)計算幅值相位系數(shù)矩陣；

基于該幅值相位系數(shù)矩陣、正頻率相量和負(fù)頻率相量進(jìn)行計算，獲得次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位。

優(yōu)選地，基于已知的電力系統(tǒng)的同步相量數(shù)據(jù)序列，進(jìn)行復(fù)數(shù)域傅里葉變換頻譜分析，獲得次同步分量頻率和超同步分量頻率，然后獲得正頻率相量、負(fù)頻率相量和零頻率相量包括：

基于已知的電力系統(tǒng)的同步相量數(shù)據(jù)序列k＝1,…,K，通過如下公式

進(jìn)行復(fù)數(shù)域傅里葉變換頻譜分析，獲得：

次同步分量分析結(jié)果

其中，

超同步分量分析結(jié)果

其中，