[发明专利]一种励磁系统在功率振荡中阻尼特性的辨别方法

说明书

本发明公开了一种励磁系统在功率振荡中阻尼特性的辨别方法，包括：调取发电机组在低频振荡全过程的电气量录波，从中截取发电机组在稳态振荡阶段的有功功率、励磁电压和励磁电流；使用FFT对发电机组在稳态振荡阶段的有功功率进行分解，从中提取发电机组在稳态振荡阶段的主导振荡模态分量；使用FFT对发电机组在稳态振荡阶段的励磁电压和励磁电流进行分解，提取发电机组在主导振荡模态频率下的励磁电压和励磁电流分量；计算发电机组在主导振荡模态频率下的励磁系统振荡能量，并根据得到的励磁系统振荡能量中的非周期分量的趋势，判断励磁系统对功率振荡过程中的阻尼贡献。本发明考虑主导振荡模态分量的影响，辨别准确度更高。

技术领域

本发明属于电力系统低频振荡领域，具体涉及一种发电机组励磁系统在功率振荡中阻尼特性的辨别方法。

背景技术

近年来，除了传统的弱阻尼机理引发的系统区域间低频振荡，电网还多次出现了因原动机组及调速系统、励磁系统异常引发的强迫功率振荡。励磁系统是同步发电机的重要组成部分，通过调节同步发电机转子绕组的励磁电流，控制发电机机端电压保持恒定，满足发电机正常发电的需要，同时控制发电机机组间无功功率的合理分配，提高同步电机并网运行的稳定性。因此，在低频振荡过程中评价励磁系统对系统的阻尼贡献，判断励磁系统是否为功率振荡扰动源，具有重要工程意义。

根据当前研究现状，搜索到相关的文献及专利主要有：

(1)李文锋，李莹，等.基于WAMS的电力系统功率振荡分析与振荡源定位(2)力矩分解法[J].中国电机工程学报，2013，33(25)：47-53.

(2)张俊峰，李鹏，等.一种发电机励磁系统振荡提供的阻尼极性判断方法[P].广东电网有限责任公司电力科学研究院：CN 106655934A，2017.

(3)陶向宇，唐耀华，等.一种发电机阻尼性质判别方法及装置[P].中国电力科学研究院：CN 108931721 A，2018.

(4)陈磊，路晓敏，等.利用暂态能量流的超低频振荡在线分析与紧急控制方法[J].电力系统自动化,2017，41(17)：9-14.

文献(1)从Heffron-Philips模型出发，将发电机速度偏差ω和发电机暂态电势E’q进行积分，将该积分定义为励磁控制器力矩的振荡能量。当积分结果为正时，励磁提供的阻尼为正，当积分结果为负时，励磁提供的阻尼为负。

专利(2)是基于文献(1)求解励磁控制器力矩振荡能量的具体实现流程。该方法由于需要通过发电机机端电压、机端电流和电抗参数来求解E’q，计算流程不够直观，且E’q容易受到电抗参数误差的影响。

专利(3)提出将低频振荡过程中发电机组的录波数据经滤波处理后导入仿真系统，并根据仿真结果与实测数据的对比结果确定励磁系统的阻尼特性。该方法需要构建仿真模型，整个判定过程较为复杂。

文献(4)根据发电机六阶数学模型，构造了流入发电机励磁绕组的振荡能量函数：

其中，U_fd是第i台发电机的励磁电压，I_fd是励磁电流，I_fd是励磁电阻。

更进一步地，为研究阻尼时只关心振荡能量的非保守项，文献(4)给出了使用偏差量计算励磁绕组的振荡能量：

ΔU_fd＝U_fd-U_fd,s；

ΔI_fd＝I_fd-I_fd,s；

其中，U_fd,s和I_fd,s分别是励磁电压和励磁电流稳态值。