[发明专利]基于PMU量测数据的发电机组低频振荡监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机组低频振荡监测方法，尤其是涉及一种基于PMU量测数据的发电机组低频振荡监测方法。

背景技术

电力系统中发电机经输电线并列运行时，在扰动下会发生发电机转子间的相对摇摆，并在缺乏阻尼时引起持续振荡。此时，发电机间电气功率和功角发生振荡，输电线上功率也会发生相应振荡，当振荡较严重时，系统不能维持同步运行，稳定破坏。由于其他振荡频率很低，一般为0.2～2.5Hz，故称为低频振荡(又称为功率振荡，机电振荡)。低频振荡一般有两种模式：当系统联系较弱时，振荡频率较低，例如在0.2～0.5Hz范围内，称为互联系统区域间振荡模式(interarea mode)，这种振荡的危害性较大，它是一部分机群相对于另一部分机群的振荡，一经发生会通过联络线向全系统传播；如果机组电气距离较小，则振荡频率较高，例如1Hz以上，称为本地或区域内机组间的振荡模式(localmode或plant mode)，这种振荡局限于区域内，相对于前者影响范围较小。

电力系统低频振荡在国内外均有发生，这种低频振荡或功率振荡常出现在长距离、重负荷输电线上，在采用现代快速、高顶值倍数励磁系统的条件下更容易发生。在电力系统发展初期，静态稳定问题通常表现为发电机与系统间的非同期失步。但是，随着系统的扩大，这种不稳定常表现为发电机(或发电机群)之间的增幅型振荡，在互联系统的联络线上表现的尤为突出。

1969年，F.P.Demello等运用阻尼转矩的概念对单机无穷大系统产生低频振荡现象的原因进行了机理分析和解释，指出电力系统中产生持续的或增幅性的低频振荡，其根本原因是由于系统中产生了负阻尼作用，抵消了系统的固有正阻尼，使系统的总阻尼很小或为负值。这使人们对低频振荡的认识有了很大的提高，以后的研究工作大多是在此基础上进行的，如对于多机系统低频振荡的机理分析基本上就是单机无穷大系统在概念上的推广。一个多机系统会出现多个不同频率的振荡，每一个频率的振荡称为一个低频振荡模式，也称为机电振荡模式。这种振荡模式是与发电机转子运动和电磁回路相关的，只是由于发电机组的惯性比较大，因此表现为低频特性。一般认为在一个n台发电机组成的系统中，对应的机电振荡模式有n-1个，但通常只关心负阻尼和阻尼不足的模式。F.P.Demell认为每台机组或惯性群都会对一个或多个振荡模式有主导作用，某台机组的阻尼，可对某些特定的振荡模式产生主导影响，这就是对后来的研究有重要影响的“相关特性”或称“解耦关系”。

这就是目前得到普遍认同的低频振荡欠阻尼机理，即在某些特定情况下系统提供的负阻尼作用抵消了系统电机、励磁绕组和机械等方面的正阻尼，使系统总阻尼很小或为负。系统在负阻尼工况下受到扰动时，扰动逐渐被放大，进而引起功率的低频振荡。重负荷线路、现代快速励磁和高顶值倍数的励磁系统是造成系统出现负阻尼的主要原因。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于PMU量测数据的发电机组低频振荡监测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于PMU量测数据的发电机组低频振荡监测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)同步相量测量单元PMU利用GPS系统提供的电力系统各个发电机的位置信息，对各个发电机动态数据进行同步采集；

(2)PMU将采集到的数据实时传送到主站；

(3)主站以实时更新的曲线方式监视发电机组的运行趋势，若上述运行趋势出现振荡，自动推送运行趋势振荡曲线，并将数据保存至数据库；

(4)主站对PMU采集到的动态数据中的功角数据进行低频振荡Prony分析，得出振荡信号的幅值、频率和阻尼比信息，并根据这些振荡特征进行弱阻尼低频振荡的判断，为电力系统稳定器PSS阻尼补偿提供重要的依据。

所述动态数据包括功角、有功功率、无功功率、电压和频率。

所述的运行趋势包括有功功率、无功功率、电压和频率的动态曲线。

与现有技术相比，本发明具有有效检测低频振荡对系统的影响，提高了系统的安全性和可靠性，同时采用Prony算法对功角数据进行分析，从中分析出信号的幅值、相位、阻尼因子、频率等信息，而无需从频域响应来求，计算量大为减少。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。

一种基于PMU量测数据的发电机组低频振荡监测方法，该方法包括如下步骤：