[發明專利]一種基于小波分析的電網頻率大擾動快速判別方法和系統

在審

• 申請號: 202110018215.6
• 申請日: 2021-01-07
• 公開（公告）號: CN112881795A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 賀勇;唐耀華;張江南;郭為民;吳坡;暢廣輝;郝濤;宮燦鋒;任鵬凌;阮沖;蔡遠利;黃貴鵬;黃亞東;張卓;汪亮
• 申請（專利權）人: 國網河南省電力公司電力科學研究院;國網河南省電力公司;廈門工學院;國家電網有限公司
• 主分類號: G01R23/02
• 分類號: G01R23/02
• 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: 王萍;肖繼軍

一種基于小波分析的電網頻率大擾動快速判別方法和系統，利用PMU采集裝置采集信號，同時調度WAMS系統，將信號傳輸至通訊數據采集與分析單元；將通訊數據采集與分析單元中的信號傳輸至原始包分析單元，提取頻率信號；對所得頻率信號，執行基于小波分析的頻率擾動識別和頻率濾波；將所得的頻率擾動識別和頻率濾波結果傳輸至控制信號和頻率信號輸出單元，得出大擾動信號判斷值及濾波后的頻率信號，將其發送至機組DCS/DEH系統參與一次調頻。本發明降低了頻率波動，有效維護機組了參與一次調頻過程的穩定性，不會產生一次調頻頻繁動作的情況，這不但有助于增強機組運行的穩定性，對于維護電網頻率穩定也將起到積極的促進作用。

技術領域

本發明屬于電網調頻技術領域，涉及一種基于小波分析的電網頻率大擾動快速判別方法和系統。

背景技術

電力系統頻率是電力系統運行的重要質量指標，也是影響電力系統安全穩定運行的重要因素。

維持電力系統頻率在額定值，是靠控制系統內所有發電機組輸入的功率總和等于系統內所有用電設備在額定頻率時所消耗的有功功率總和實現的。電力系統頻率反映了有功功率的供需平衡情況，這種平衡一旦遭到破壞，電力系統的頻率就會偏離額定值。尤其在發生大容量機組跳閘，或電網間聯絡線跳閘故障時，電網發用電平衡瞬間被打破，電網頻率會發生較大的波動(下述為電網大擾動)。此時，分布于電網各節點的發電機組一次調頻功能，則是快速維護電力系統發用電平衡，防止故障惡化的關鍵。

一次調頻的主要工作機理為：當電網頻率偏離額定值時，發電機組調節控制系統自動控制機組有功功率的増加(頻率下降時)或減少(頻率升高時)，以限制電網頻率的變化。盡管機組一次調頻功能對電網頻率穩定發揮著至關重要的作用，是現有一次調頻系統也存在以下問題：第一，由于現代電網用電規律性降低，造成用電負荷波動大，電網頻率波動大。直接使用電網頻率或轉速信號參與機組一次調頻，會造成機組頻繁進行無效調節動作，給機組運行穩定帶來不利影響。第二，受控制策略及參數配置不合理等因素影響，機組一次調頻響應速度慢，調頻功率幅值低，造成電網頻率波動，甚至發生電網大擾動時機組一次調頻不能達到要求功率，甚至對電網運行產生負作用。

改善現有一次調頻系統性能，需解決以下兩個方面的問題：第一，在電網正常運行過程中，為維護電網和機組安全穩定運行，機組調頻功率應根據頻率偏差計算獲得調頻功率準確數值，并能正確動作；同時根據頻率越限時間和幅度選擇性調節，降低機組調頻動作次數，維護機組運行穩定性。第二，在發生特高壓跳閘、直流閉鎖等大電網故障造成電網功率大幅不平衡時，機組應能夠判斷故障信號，在頻率尚未越限就有效動作，最大程度輸出調頻功率，維護故障下電力系統有功平衡，降低電網故障風險損失。

現有技術通常直接根據電網頻率進行一次調頻動作，但是由于現代電網用電規律性降低，電網頻率波動大。直接使用電網頻率或轉速信號參與機組一次調頻，會造成機組頻繁進行無效調節動作，給機組運行穩定帶來不利影響。另一方面，現有技術通常根據電網頻率信號在一定周期內的方差、均方差等統計學特征進行電網功率不平衡判斷，受統計周期的限制，一次調頻響應速度慢，調頻功率幅值低，造成電網頻率波動，甚至發生電網大擾動時機組一次調頻不能達到要求功率，甚至對電網運行產生負作用。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明的目的在于，提供了一種基于小波分析的電網頻率大擾動快速判別方法和系統。該發明使用db4小波將一段時間內的電網頻率分解為高頻與低頻兩個分量。如某時刻高頻分量及頻率值均超出其分布空間，則判斷發生頻率大擾動，啟動電網故障下的一次調頻控制策略。如未發生大擾動，則將低頻分量輸出至機組DCS控制系統作為一次調頻控制信號，達到降低機組無效調頻動作次數，維護機組運行穩定的目標。

本發明采用如下的技術方案：

一種基于小波分析的電網頻率大擾動快速判別方法，所述判別方法包括以下步驟：

步驟1：采集信號，將信號傳輸至通訊數據采集與分析單元，其中，信號包括時間標簽、電網頻率和各接入機組的發電機輸出功率；