[发明专利]基于同步相量复数域频谱分析的电力系统振荡辨识方法

说明书

本发明提供了一种基于同步相量复数域频谱分析的电力系统振荡辨识方法，基于复数域的离散傅里叶变换进行频谱分析，获得正频率相量、负频率相量和零频率相量，进一步获得幅值相位系数矩阵，通过计算该幅值相位系数矩阵，获得次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位；相比较于现有技术中使用同步相量幅值进行频谱分析仅能得到次同步振荡频率而不能得到次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位的缺点，本发明提供的方法仅使用已有的二倍额定频率同步相量即可辨识出二倍额定频率以内的次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位，辨识准确性更高。

技术领域

本发明涉及电力系统广域监测及控制技术领域，尤其涉及一种基于同步相量复数域频谱分析的电力系统振荡辨识方法。

背景技术

次同步振荡是影响电力系统正常运行甚至危及电力系统运行安全的重要事件之一。在传统电力系统中，次同步振荡主要是有电气系统的电气功率与发电机轴系机械之间的振荡。而在现代电力系统中，次同步振荡主要是大规模接入的风力、光伏发电与相连电网之间的振荡。次同步振荡事件中，严重的机电耦合效应可能导致发电机轴系或变速系统的严重损坏。因此，电力系统次同步振荡需要通过有效手段进行监测及抑制。

电力系统发生次同步振荡事件时，电力系统的电压、电流信号中在额定频率的基波分量的基础上会出现低于电力系统额定频率的次同步振荡分量和大于额定频率小于二倍额定频率的超同步分量。次同步分量和超同步分量往往成对出现，即一个次同步分量对应一个超同步分量，两者的频率之和等于二倍额定频率。

同步相量测量技术的出现为次同步振荡的监测提供了同步测量信息，为次同步振荡问题的分析提供了数据支撑目前基于同步相量的次同步振荡监测方法主要存在的技术问题表现在：一方面，电力系统同步测量测量系统提供的同步相量数据采样频率为二倍额定频率，这导致如果仅使用同步相量幅值进行频谱分析，根据采样定理，则只能分辨出次同步振荡分量对应的结果，而超同步分量对应的结果将与次同步分量对应的结果混叠而难以分辨；另一方面，以同步相量的幅值为离散傅里叶变换频谱分析的对象的方法仅能辨识出低于电力系统额定频率的次同步分量的频率、幅值，而不能辨识出次同步分量的相位；以同步相量为离散傅里叶变换频谱分析的对象的方法则仅能辨识出次同步分量和超同步分量的频率，而不能辨识出两个分量的幅值和相位。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于同步相量复数域频谱分析的电力系统振荡辨识方法，以解决现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

基于同步相量复数域频谱分析的电力系统振荡辨识方法，包括：

基于已知的电力系统的同步相量数据序列，进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得次同步分量频率和超同步分量频率，然后获得正频率相量、负频率相量和零频率相量；

基于次同步分量频率、超同步分量频率和快速傅里叶变换相量计算中的数据窗包含的数据点数计算幅值相位系数矩阵；

基于该幅值相位系数矩阵、正频率相量和负频率相量进行计算，获得次同步分量的幅值和相位，以及超同步分量的幅值和相位。

优选地，基于已知的电力系统的同步相量数据序列，进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得次同步分量频率和超同步分量频率，然后获得正频率相量、负频率相量和零频率相量包括：

基于已知的电力系统的同步相量数据序列k＝1,…,K，通过如下公式

进行复数域傅里叶变换频谱分析，获得：

次同步分量分析结果

其中，

超同步分量分析结果

其中，