[发明专利]基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，属于电力系统检测技术领域。

背景技术

电力系统功率振荡已经成为影响现代大型电力系统安全稳定运行的重要问题之一。近年来，我国电力系统发生了多次功率振荡现象。这些振荡的主要特点如下：1)振荡频率低，在0.2～2Hz之间，覆盖了主要低频振荡频率范围；2)振幅较大，峰峰值在几十到几百兆瓦之间；3)持续时间长，在几十秒到几十分钟之间，大部分振荡持续时间在几分钟。

同步相量测量单元(phasor measurement unit，PMU)作为广域测量系统(wide area measurement system，WAMS)的数据来源，能否及时的发现电网的功率振荡有着重要意义。

电力系统功率振荡时的波形，通常为指数衰减振荡波形，包含多种频率分量。目前PMU上已有的功率振荡判断方法主要存在以下问题:

1)通常的功率振荡判断方法通过功率的波动大小来实现，负荷波动、短路故障及线路机组投切时容易造成误报；

2)目前算法对功率振荡的程度很难量化，为了避免误报则有可能造成振荡幅值不大时漏报，反之亦然。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，解决现有技术中电力系统功率振荡判断方法易出现误报、漏报的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，包括如下步骤：

步骤一：将同步相量测量装置输入的模拟量信号经过抗混叠模拟滤波后，进行模数转换，在模数转换时将采样值打上精确绝对时标，并存入数据缓冲区；

步骤二：根据步骤一产生的数据缓冲区的采样值，利用同一时刻同步相量测量装置的三相电压电流计算有功功率P、序分量不对称度以及电压和功率因数乘积U cosφ；

步骤三：对步骤二计算的有功功率P的结果进行快速傅里叶变换，得到有功功率的频谱；

步骤四：根据步骤二计算的有功功率P、序分量不对称度、电压和功率因数乘积Ucosφ，结合步骤三得到的有功功率的频谱，判断电力系统是否发生功率振荡：如果有功功率的频谱在0.1-2Hz之间的频谱能量大于对应预设值，且电压和功率因数乘积Ucosφ处在对应预设范围内，同时序分量不对称度(|I₀|+|I₂|)/m|I₁|也小于对应预设值，则表明电力系统发生了功率振荡，输出告警；否则，表明电力系统未发生功率振荡。

步骤一中将采样值打上精确绝对时标的方法是：

将GPS/北斗时钟的对时信号接入同步相量测量装置；

在模数转换器采样时，将采样值打上GPS/北斗时钟输出的时钟信号，并存入数据缓冲区。

步骤二中有功功率P采用公式(1)进行计算：

P(t)＝u_a(t)i_a(t)+u_b(t)i_b(t)+u_c(t)i_c(t)； (1)

式中：P(t)表示t时刻的有功功率，u_a(t)、u_b(t)、u_c(t)分别表示t时刻A相、B相、C相的瞬时电压，i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)分别表示t时刻A相、B相、C相的瞬时电流。

步骤三中对有功功率P的结果进行快速傅里叶变换采用库利-图基快速傅里叶变换算法。

步骤二中所述的电压和功率因数乘积Ucosφ的计算方法如下：首先计算电压和电流的幅值相位，然后计算电压与电流的相位差，即φ，求得功率因数cosφ，最后将功率因数cosφ与电压幅值相乘得到Ucosφ。

步骤二中所述序分量不对称度采用公式(2)进行计算：

(|I₀|+|I₂|)/m|I₁| (2)

式中，m为可整定定值，取0.5-0.7；的计算公式如下：

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：利用功率频谱、电压与功率因数乘积、序分量不对称度对功率振荡进行判断，避免负荷波动、短路故障及线路机组投切时造成误报，也对功率振荡进行了一定程度的量化，防止了功率振荡漏报，可用于提高同步相量测量装置功率振荡告警性能。