[发明专利]一种基于小波变换的电力系统强迫振荡源时频域定位方法

说明书

本发明公开了一种基于小波变换的电力系统强迫振荡源时频域定位方法，所述方法包括：对各输入数据的偏差值进行小波变换处理，计算小波系数矩阵中各尺度系数的相对能量，确定与强迫振荡模式对应的关键小波尺度系数；提取出各输入数据的偏差值对应于关键小波尺度系数的小波系数，结合DEF分析得到各发电机基于小波变换的DEF曲线；将DEF曲线最小二乘拟合，将拟合系数归一化，计算发电机振荡源定位量化指标μ₀；若μ₀＝1，则发电机k为系统强迫振荡源，输出强迫振荡源定位结果。本发明不仅继承了传统DEF分析在线定位强迫振荡源的特点，还避免了DEF算法精度不稳定的问题，在分析时无需重构时域信号，显著提高了强迫振荡源的定位效率。

技术领域

本发明涉及电力系统暂态分析领域，尤其涉及一种基于小波变换(WaveletTransform，wT)的电力系统强迫振荡源时频域定位方法。

背景技术

随着电网结构增强、各类阻尼控制装置大规模配置，传统电力系统弱阻尼低频振荡已实现了较好的抑制，强迫振荡成为威胁电力系统安全稳定运行的主要因素之一^[1-2]。强迫振荡通常是由持续周期性的小扰动诱发，当扰动频率接近系统固有振荡频率时，将导致全网发生振荡^[3-4]。由于强迫振荡具有随机性强、起振快、扰动消失后振荡迅速衰减等特点，因此，快速、准确定位强迫振荡源，是抑制电网强迫振荡的首要工作^[5-6]。

目前，常用于强迫振荡源定位的主要方法是振荡能量函数法^[7-9]。能量函数(Transient Energy Function，TEF)方法具有下述显著特征：①用能量裕度表征稳定量度；②具有稳定程度的灵敏度计算能力；③快速求取稳定极限；④预测事故下的暂态电压下沉等^[7]。在此基础上，能量函数法依据系统强迫振荡过程中元件的能量转换特性定位振荡源，从能量的角度阐述了强迫振荡与自由振荡的区别^[8-9]。上述方法虽可有效辨识出系统振荡源，但其定位结果依赖于系统详细的数学模型和准确的模型参数^[9]。随着电网互联规模不断扩大，在实际系统中获取详细的系统元件模型和准确的系统运行参数是十分困难的^[10]。近年来，随着以相量测量单元(Phasor Measurement Unit，PMU)为基础的广域量测系统(Wide Area Measurement System，WAMS)日渐完善，利用广域量测信息来分析和研究电力系统强迫振荡已成为可能，使得基于广域量测信息的系统强迫振荡源定位方法得到了快速发展^[11-12]。由于该方法无需构建系统元件详细的能量函数，能够实现振荡源的在线定位，因而受到科研人员的广泛关注^[12-14]。消耗能量流(Dissipation Energy Flow，DEF)分析就是一种基于广域量测信息的强迫振荡源定位方法，其与阻尼系数具有一致性^[13]，同时借助瞬态消耗能量可以实现强迫振荡源的在线定位^[14]。

上述方法虽实现了基于广域量测信息的强迫振荡源定位，但均需从广域量测信息中分离出所含强迫振荡模式的时域分量，然后根据所分离的强迫振荡模式分量来计算相应的消耗能量流，计算过程较为繁杂。此外，受故障类型和噪声影响，传统方法容易对强迫振荡模式造成误判，振荡源定位精度不稳定。

因此，如何准确辨识出广域量测信息中所隐含的强迫振荡模式信息，进而根据研究人员需求提取振荡模式分量定位振荡源，仍需进一步研究。

参考文献

[1]姜涛.基于广域量测信息的电力大系统安全性分析与协调控制[D].天津：天津大学，2015.

[2]栾某德，吴晶莹，李尚远，等.基于传递函数矩阵频域特性的原动机侧强迫振荡源定位方法[J].电力系统自动化，2019，43(17)：84-98.