[發明專利]監測電力系統次同步振蕩的方法及監測儀

無效

• 申請號: 94100918.1
• 申請日: 1994-01-31
• 公開（公告）號: CN1029647C
• 公開（公告）日: 1995-08-30
• 發明（設計）人: 倪以信;袁本濤;張元驥
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R21/06
• 代理公司: 清華大學專利事務所
• 代理人: 章瑞溥

本發明涉及電信號的檢測及測量儀器，屬測量方法及儀器。

電力系統中的串聯補償電容器以及直流輸電系統在一定條件下可能引起一種形態很復雜的電力系統穩定問題，即電力系統次同步振蕩（SSO）。這種振蕩可能導致大型汽輪發電機組軸系的過應力而使大軸損壞，給電力系統的安全運行帶來嚴重的威脅，以致造成極大的經濟損失和社會影響。比如，1970年和1971年在美國Mohave電廠由于串補電容引起了發電機大軸的兩次扭振破壞;在1977年，美國的Spuare????Butte直流輸電工程引起了發電機大軸扭振現象。在我國，隨著電網的發展，長距離、重負荷輸電線路使用串補電容勢在必行，而且第一條直流輸電線路-葛上線已投入運行，據初步研究可能在一定條件下會發生由高壓直流輸電系統引起的發電機軸系扭振現象。因此在電網系統中要有次同步振蕩的監測裝置。國外已有用電量測量為輸入信號的次同步振蕩監測儀，但有以下缺點：不作分頻段告警，因而難以區分發電機多質塊軸系中那一質塊發生了次同步振蕩或扭振，不利于用戶分析判斷扭振發生的原因，因此性能較差，相應的軟件分析性能及硬件的快速并行工作性能也較低。

本發明的目的是提供一種能夠指出次同步振蕩的頻率、監測速度快的電力系統次同步振蕩監測方法及監測儀。

本發明的內容是：因為電磁功率包含了發電機軸力矩狀態的信息，所以通過測得電網系統的三相電壓和電流信號，求出瞬時電磁功率Pe，再用頻譜分析方法從Pe中快速獲取次同步振蕩分量，并將所得的次同步振蕩分量與設定的判據進行比較，以確定是否產生可使發電機損壞的次同步振蕩，以實現電力系統次同步振蕩（SSO）的在線監視。

其具體做法是：

采用16位8098單片機構成一個“一主四從”多CPU系統，利用共享存儲器、快速窄帶數字濾波及交流采樣等技術，由一個主CPU管理四個從CPU共同工作，并行地對電磁功率信號Pe進行在線分析。主CPU除管理四個從CPU之外，還實現對多路數據采集和模數轉換（AD）的控制，同時完成對鍵盤、顯示、打印及報警等的控制;四個從CPU的主要功能是窄帶數字濾波及軟件判斷，它們將次同步頻段分成四段，分別實現Pe在四個頻段的濾波分析及判斷。其中，第一頻段的范圍為10～20Hz，第二段為20～30Hz，第三段為30～40Hz，第四段為40～45Hz。四個從CPU具有相同的結構，所不同的只是各濾波器的參數。

其工作原理如下：首先，將從一次電壓、電流互感器出來的0～100V三相交流電壓信號（u₁，u₂，u₃）及0～5A三相交流電流信號（i₁，i₂，i₃）分別通過二次電壓互感器（PT）和電流互感器（CT），變成0～5V的模擬電壓信號，對其進行交流采樣。然后，在主CPU的控制下，每隔一毫秒對這些模擬信號進行一次數據采集及模數轉換（AD），使之變為相應的數字信號，并由此計算出此時電磁功率的瞬時值Pe（Pe＝Σ3u Ki K]]>）。

然后將計算所得的Pe瞬時值送入四個從CPU中，四個從CPU分頻段分別對主CPU送入的瞬時功率數據進行整系數數字濾波（軟件濾波），并對各自的濾波結果進行軟件判斷，確定是否發生次同步振蕩。如果某一從CPU判斷出產生次同步振蕩后，便向主CPU發出報警信號;當主CPU接收到任何一個從CPU發出的報警信號時，便立即給出聲、光報警并自動啟動微型繪圖打印機打印輸出事故記錄及有關數據，包括：事故前一秒內Pe的波形及事故前1/4秒內四個從CPU的濾波結果波形等，同時指出是哪一個從CPU檢測到的次同步振蕩，從而得出相應的次同步振蕩頻率。

說明附圖如下：

圖1為本發明電力系統次同步振蕩監測儀電氣原理圖。

圖2為本發明電力系統次同步振蕩監測儀信號輸入部分接線圖。

圖3為本發明電力系統次同步振蕩監測儀報警系統電氣原理圖。

圖4為判斷是否產生次同步振蕩的軟件程序框圖。

圖5為本發明次同步振蕩監測方法的監測過程軟件框圖。

其中a為主CPU軟件框圖b為從CPU軟件框圖