[发明专利]一种电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法，属于电力系统分析技术领域。

背景技术

在西电东送、南北互联的基本格局下，我国将逐渐形成全国互联的大规模电网，这使得电力系统低频振荡问题日益突出。目前系统中发生的低频振荡主要分为两种类型，一种是由于系统阻尼不足引发的负阻尼机理低频振荡，另一种是由周期性功率扰动引发的强迫振荡。两种振荡具有非常相似的表现形式，但是由于具有不同的发生机理，需要采取的抑制方法也有很大的区别。而快速准确地判别低频振荡的类型是及时采取正确抑制方法的前提，具有重要意义。

现有的判别方法主要有基于波形特征的方法，如基于起振段波形、波形包络线特性的判断准则。此外还有基于端口供给能量、动态近似熵的变化规律对振荡性质进行判别的方法。但是现有方法在判据的适应性上存在一定问题，扰动源的不确定性，使得强迫振荡的表现形式多样，很可能和其他类型故障类型极为相似，例如强迫振荡为拍频振荡时，其起振波形与负阻尼振荡的起振波形特征类似，此时基于起振段波形的判别方法很有可能误判。因此亟需研究一种对多种振荡波形具有较强适应性的电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法，该方法能够准确判断振荡类型，不受波形变化的影响，具有较强适应性。同时该方法能够为强迫振荡的抑制提供频率信息。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法，对低频振荡信号进行低通滤波和零化处理，对低通滤波和零化处理之后得到的信号采用快速傅里叶分解的方法求取频谱分析值，然后基于频谱分析值进行插值拟合，根据插值法拟合值与频谱分析值计算判断指标，通过判断指标和阀值之间的比较判断振荡类型。

具体包括以下步骤：

步骤一：获取低频振荡信号S1；

步骤二：采用低通滤波器对低频振荡信号S1进行滤波，滤除信号中的高频噪声分量，得到滤波后的信号S2；

步骤三：对滤波后的信号S2进行零化处理，得到零化处理过后的信号S3；

步骤四：对信号S3在0.1-2.6Hz频率范围内采用快速傅里叶变换方法进行频谱分析，得到对应每个频率的幅值；

步骤五：对步骤四中得到的对应频率0.2-2.5Hz的m个幅值x₁,x₂,…,x_m进行采用插值方法进行拟合，得到m个拟合值y₁,y₂,…,y_m；

步骤六：计算判断指标A_i＝(x_i-y_i)/y_i，(i＝1,2,…,m)，若存在k∈[1,m]，使得A_k>A，其中A为设定的阀值，则该低频振荡为强迫振荡，否则该振荡为负阻尼机理低频振荡。

优选的：所述步骤一中的低频振荡信号为通过同步相量测量单元或广域测量系统采集获得的发电机输出功率信号，或发电机转速信号，或传输线路有功功率信号。

优选的：所述步骤五中的插值方法为最邻近插值，或线性插值，或拉格朗日插值，或牛顿插值，或哈密尔特插值，或三次样条插值。

优选的：所述步骤六中的设定阀值A(A∈[1,∞))与系统阻尼水平，信号采样频率和频谱分析的频率分辨率相关。

有益效果：本发明提供的一种电力系统负阻尼机理低频振荡和强迫振荡的判别方法，相比现有技术，具有以下有益效果：

1)由于本发明通过对低通滤波和零化处理之后得到的信号采用快速傅里叶分解的方法求取频谱分析值，然后基于频谱分析值进行插值拟合，根据插值法拟合值与频谱分析值计算判断指标，通过判断指标和阀值之间的比较判断振荡类型，因此本发明是根据负阻尼机理低频振荡和强迫振荡频谱特征的区别进行判别，不受波形变化的影响，对振荡波形多样的强迫振荡有更好的适应性和更高的判别能力。

2)由于本发明是基于频谱分析值进行插值拟合，根据插值法拟合值与频谱分析值计算判断指标，判断指标大于阀值所对应的频率即为强迫振荡频率，因此本发明不仅能判别出振荡为负阻尼机理低频振荡还是强迫振荡，并且在振荡为强迫振荡时还能辨识出强迫振荡的频率，为强迫振荡的抑制提供了便利。