[发明专利]一种环境激励下发电机组轴系扭振模态参数的辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统稳定与控制技术领域，具体涉及一种利用环境激励下发电机组的转子振动响应来识别机组轴系扭振模态参数的计算方法，为电力系统稳定判断提供依据。

技术背景

随着远距离大容量输电需求的不断上升，串补输电、直流输电、FACTS等新型技术被电力系统越来越多地采用。然而，这些新型技术在给电力系统运行带来巨大经济和社会效益的同时，也给系统安全稳定运行带来了许多问题，如因此引发的次同步谐振SSR或次同步振荡SSO问题会对电网和发电机组构成重大威胁。

目前，对SSR/SSO的研究主要集中在机组扭振保护和振荡控制方面，其通过对机组轴系转速进行实时监测和分析，当发现SSR/SSO发散或不收敛时，通过提高机组阻尼水平加以抑制。系统SSR/SSO稳定性可由各模态的机械阻尼和电气阻尼之和(即模态阻尼)来确定，当模态阻尼大于0时，稳定；等于0时，临界稳定；小于0时，不稳定。模态阻尼作为SSR/SSO研究的一个重要参数，现多采用离线分析或通过人工小扰动试验进行获取，缺乏实时监测手段。由于SSR/SSO与电网运行方式密切相关，具有时变动态特征，因此，研究机组及电网的SSR/SSO模态参数在线监测技术十分必要。

本发明所涉及的一种环境激励下发电机组轴系扭振模态参数的辨识方法，考虑了电网运行中诸如负荷微小波动等环境扰动，通过模态分离、自由响应提取、特征计算等环节实现了模态参数辨识。本方法不仅适用于机组侧或电网侧发生扰动时的模态辨识，而且适用于噪声扰动时的模态辨识，为实时监测电网动态振荡提供必要支撑。

发明内容

一种环境激励下发电机组轴系扭振模态参数的辨识方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

(1)在发电机组机头或机尾安装转速传感器，通过对采集的转速脉冲信号进行解调，获取机组的转速差信号dω；

(2)对获得的机组转速差信号dω，通过滤波环节提取各阶模态信号dω_i，其中i＝1,2,…m,m为机组的扭振模态阶数；

(3)针对上述获得的各阶模态信号dω_i，对满足相同初值条件的响应序列进行移位累加，获取各阶模态信号对应的自由响应序列RD_i；

(4)基于上述自由响应序列RD_i，通过建立特征矩阵数学模型，并结合该模型与发电机组轴系扭振系统方程间关系，获得发电机组的各阶模态参数，包括频率和阻尼比；

(5)依次滑动数据窗截取模态信号，重复步骤(3)-(4)，获取发电机组轴系扭振模态的实时阻尼曲线。

根据上述的一种环境激励下发电机组轴系扭振模态参数的辨识方法，其特征在于：所述的通过滤波环节提取各阶模态信号dω_i，其中的滤波环节采用低通、高通、带通和带阻级联组合方式，在抑制宽频噪声及干扰信号的基础上，既要保证待分析模态频率具有良好的通过性，又要保证其余模态频率具有良好的阻止性。[0012]根据上述的一种环境激励下发电机组轴系扭振模态参数的辨识方法，其特征在于：对各阶模态信号对应的自由响应序列RD_i的获取具体包括：

①获取满足初值条件的触发点：将步骤(2)获取的各阶模态信号dω_i作为输入信号，通过选取合适的初值条件T，当dω_i(t)满足初值条件T时，记录所有满足该条件的采样时刻t_k，k＝1-N,共获得N个满足该条件的采样点；关于初值条件T的选择，有以下几种方式：