[发明专利]一种基于形态学的电力系统低频振荡检测方法在审

申请号：	201410348770.5	申请日：	2014-07-21
公开（公告）号：	CN104155573A	公开（公告）日：	2014-11-19
发明（设计）人：	吴青华;朱洁;李梦诗;季天瑶	申请（专利权）人：	华南理工大学
主分类号：	G01R31/08	分类号：	G01R31/08
代理公司：	广州市华学知识产权代理有限公司 44245	代理人：	蔡茂略
地址：	510640 广***	国省代码：	广东;44
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摘要：
搜索关键词：	一种基于形态学电力系统低频振荡检测方法
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【说明书】：

技术领域

本发明涉及电力系统的故障诊断领域，特别涉及一种基于形态学的电力系统低频振荡检测方法。

背景技术

随着大电网的互联，系统中普遍存在低频振荡现象，发生电力系统低频振荡的可能性和造成的危害性日益增加。随着系统规模不断增大，结构愈发复杂，运行愈来愈接近临界点，使得电力系统振荡失稳问题变得越来越紧迫与显著。近年来国内外均发生过不同程度的低频振荡现象，对系统的安全稳定运行造成了严重的不良影响。

电力系统低频振荡属于电力系统动态小干扰稳定性问题，发生原因可以归纳为如下几点：1)互联电力系统机电模式阻尼过低引起低频振荡，这是目前被广为接受的一种理论；2)发电机的电磁惯性引起的低频振荡；3)电力系统非线性奇异现象引起增幅性持续振荡；4)高增益的励磁调节器引起的低频振荡；5)不适当的控制方式所导致的低频振荡；6)其他外部因素如电网长链型连接、弱互联系统、区域功率严重不平衡、抽水蓄能电站以抽水方式运行、直流控制系统、控制模式及交直流之间的相互作用等，负荷性质等也是导致电力系统低频振荡发生的诱因。

目前低频振荡的研究方法一种是主要基于特征分析，受到系统模型和参数一集运行方式的制约，而且特征值方法计算量大，占用内存多，计算速度慢，受到电网规模和数学模型阶数的限制。另一种是基于对实测动态数据的分析，常有的有FFT，Prony，Hilbert-Huang分析等，这些方法可以克服特征值分析的不足，但是基于实测数据的研究工作也有两个主要的限制，一是缺乏现场数据，大量的研究都得靠计算机仿真来进行，这与实际系统低频振荡过程存在很大的差异；即使有现场数据，通常也只是单一测量点上的数据，有的系统也有多测量点的数据，但由于数据不同步，难以充分利用；二是缺乏应用平台，目前的分析方法大多数是通过计算仿真或者实测数据离线分析来检测其有效性，难以应用于电力系统的在线分析。目前低频振荡的分析和研究多局限在模式辨识。通常的做法是根据实测数据计算低频振荡的频率，然后再传统的特征值分析结果中找寻对应的模式及模态。对于大系统，可能存在振荡频率的值非常接近的几个模式，给辨识模式带来很大的困难。同一个模式当工况不同时，其振荡频率也不相同，若仅通过频率信息判定振荡模式，也可能导致错误的结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于形态学的电力系统低频振荡检测方法，该方法延时小、可靠性高且能够直接作用于时域信号。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于形态学的电力系统低频振荡检测方法，包含以下顺序的步骤：

S1.采集电力系统电压信号s；

S2.采用采样频率f_s对采集到的电压信号s进行采样，得到电压信号s在各采样点的值；

S3.根据形态学的基本开、闭运算以及结构元素，得到可以提取低频振荡信号的数学形态学滤波器；

S4.将电力系统信号的采样值通过此形态学滤波器滤波之后，所得的输出信号即为存在于电力系统信号中的低频振荡信号。

步骤S2中，所述的形态学的基本开运算为

所述的形态学的基本闭运算为

所述的数字形态学滤波器为o＝(sοg·g+s·gοg)/2；

其中，s为电压信号的采样值，ο为形态开运算，·为形态闭运算，g是原点在中心长度为半个基频周期长的直线型结构元素，o是经过该数学形态学滤波器的输出信号；和⊕分别是数学形态学中的腐蚀运算和膨胀运算。