專利名稱：基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于力矩分解法識(shí)別由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)引發(fā)負(fù)阻尼低頻振蕩的方法。
背景技術(shù)：
負(fù)阻尼低頻振蕩問題是國內(nèi)外電網(wǎng)共同面對(duì)的技術(shù)難題。主動(dòng)控制與即測即辨是國內(nèi)外低頻振蕩抑制發(fā)展的趨勢。國內(nèi)外均在使用WAMS系統(tǒng)的廣域信號(hào)進(jìn)行低頻振蕩的監(jiān)測方面進(jìn)行了一些嘗試。國內(nèi)也開發(fā)了低頻振蕩的在線監(jiān)測與預(yù)警功能的系統(tǒng)，但國內(nèi)外在擾動(dòng)源定位研究領(lǐng)域處于起步階段，都沒有實(shí)現(xiàn)從機(jī)群級(jí)到機(jī)組控制系統(tǒng)級(jí)的完整、準(zhǔn)確的定位系統(tǒng)。由于電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的系統(tǒng)，如果區(qū)分正常功率波動(dòng)，避免擾動(dòng)源定位系統(tǒng)誤動(dòng)也是難點(diǎn)。為對(duì)擾動(dòng)源進(jìn)行精確定位，采用發(fā)電機(jī)端的信號(hào)進(jìn)行擾動(dòng)源定 位不僅概念清晰明確，也可以進(jìn)行精確到控制設(shè)備級(jí)的定位辨識(shí)，提升電網(wǎng)安全和運(yùn)行效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提出一種便于測量、準(zhǔn)確度高，能夠解決發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢及速度偏差信號(hào)不易測取等弊端的基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法。本發(fā)明的識(shí)別方法是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，包括發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢AE,,的計(jì)算以及發(fā)電機(jī)速度偏差的確定，其特征在于根據(jù)發(fā)電機(jī)的端電壓值、電流值計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢和暫態(tài)電勢，進(jìn)而求取發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率來替代發(fā)電機(jī)速度偏差，將該發(fā)電機(jī)速度偏差A(yù) Co經(jīng)過高頻濾波后與發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢AE,,進(jìn)行比較，根據(jù)二者的相位關(guān)系判斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提供的阻尼為正或者為負(fù)，以便對(duì)于提供負(fù)阻尼的發(fā)電機(jī)及時(shí)采取措施，快速抑制低頻振湯。進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢及暫態(tài)電勢通過下述方法來獲得將測得的發(fā)電機(jī)的端電壓值和電流值代入下式(I)EQ(t) =Ut+ItRa+jItXa (I)E' q(t) = Eq (t)-(Xq-X; d)Itd (2)其中Ut為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)端電壓值；It為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)電流值；Ra為發(fā)電機(jī)定子電阻；j為虛部算子Itd為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)電流的直軸分量；Eq⑴為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢；
E' q(t)為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢；\'、V d分別為發(fā)電機(jī)交軸電抗和發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)電抗；進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率通過下述方法來獲得設(shè)內(nèi)電勢信號(hào)中僅含有基波分量，即
權(quán)利要求
1.一種基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，包括發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢ΛΕ',的計(jì)算以及發(fā)電機(jī)速度偏差的確定，其特征在于根據(jù)發(fā)電機(jī)的端電壓值、電流值計(jì)算發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢和暫態(tài)電勢，進(jìn)而求取發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率來替代發(fā)電機(jī)速度偏差，將該發(fā)電機(jī)速度偏差Λ ω經(jīng)過高頻濾波后與發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢ΛΕ,,進(jìn)行比較，根據(jù)二者的相位關(guān)系判斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提供的阻尼為正或者為負(fù)，以便對(duì)于提供負(fù)阻尼的發(fā)電機(jī)及時(shí)采取措施，快速抑制低頻振湯。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢及暫態(tài)電勢通過下述方法來獲得 將測得的發(fā)電機(jī)的端電壓值和電流值代入下式(I) Eq (t) = Ut+ItRa+jItXq(I)E' q(t) = Eq (t)-(Xq-Xi d)Itd (2) 其中Ut為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)端電壓值； It為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)電流值； Ra為發(fā)電機(jī)定子電阻； j為虛部算子 Itd為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)電流的直軸分量； Eq (t)為t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢； E' q(t) % t時(shí)刻的發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢； d分別為發(fā)電機(jī)交軸電抗和發(fā)電機(jī)直軸暫態(tài)電抗。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率通過下述方法來獲得 設(shè)內(nèi)電勢信號(hào)中僅含有基波分量，即Eq (t) = A sin(2^· ft + φ)(3) 式中A、^分別表示基波電壓的幅值和初相角，t表示時(shí)刻；若用&表示額定頻率，Δ f表不頻差，f表不真實(shí)頻率，二者之間存在如下關(guān)系f = f0+Af (4) 由于真實(shí)頻率未知，所以先假定系統(tǒng)頻率為額定值&，對(duì)時(shí)間窗
使用傅氏算法得到向星頭部ζ R(|與虛部ζ IO Cr0 =y f Eq(O^η(2π/0 ) =.cos(M/T, + φ)sin(M/T,) (5) Iq^oA/ \^Jo + iiV ) Co =^- f Eq (O οο^{2π/0 ) = ^2/Ti/) . sin(M凡 +) (6 ) 通過對(duì)多個(gè)時(shí)間窗的計(jì)算，可以得到真實(shí)頻率f IilC2(O-CV1)I/=Zoi^--⑴|Σ|^νυ-αο| 該頻率f就是發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率，可用來替代發(fā)電機(jī)速度偏差Λ ω。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，其特征在于，所述高頻濾波采用濾波器通過下述方法來實(shí)現(xiàn) 所述濾波器為兩個(gè)串聯(lián)的雙二次冪濾波器，該濾波器通過下式(8)的傳遞函數(shù)來濾掉發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢頻率中的高頻分量，
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于力矩分解法識(shí)別負(fù)阻尼低頻振蕩的方法，其特征在于，將經(jīng)過高頻濾波后的發(fā)電機(jī)速度偏差Λ ω與發(fā)電機(jī)暫態(tài)電勢ΛΕ,,信號(hào)進(jìn)行比較，通過二者的相位關(guān)系判斷發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提供的阻尼為正或者為負(fù)當(dāng)暫態(tài)電勢ΛΕ,,超前或者滯后發(fā)電機(jī)速度偏差△ ω在0° 90°時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提供的是正阻尼；當(dāng)暫態(tài)電勢ΛΕ, q超前發(fā)電機(jī)速度偏差Λ ω在90° 270°時(shí)，發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)提供的是負(fù)阻尼。
全文摘要
本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種基于力矩分解法識(shí)別由發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)引發(fā)的負(fù)阻尼低頻振蕩問題的實(shí)現(xiàn)方法。該實(shí)現(xiàn)方法包括發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢E′q的計(jì)算和發(fā)電機(jī)速度偏差Δω的確定，其中發(fā)電機(jī)速度偏差Δω根據(jù)發(fā)電機(jī)內(nèi)電勢EQ的頻率計(jì)算獲取，通過比較發(fā)電機(jī)次暫態(tài)電勢ΔE′q及發(fā)電機(jī)速度偏差Δω的相位關(guān)系，判斷該機(jī)組的勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)于互聯(lián)電網(wǎng)中某個(gè)振蕩模式提供的阻尼為正或者為負(fù)。該方法便于測量、并且準(zhǔn)確，能夠簡單明了的識(shí)別出對(duì)于某個(gè)負(fù)阻尼振蕩模式提供負(fù)阻尼的發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)，以便快速采取抑制低頻振蕩，在國內(nèi)屬首創(chuàng)。
文檔編號(hào)G01R31/08GK102636728SQ20111043594
公開日2012年8月15日 申請(qǐng)日期2011年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月22日
發(fā)明者何鳳軍, 劉增煌, 李文鋒, 李瑩, 濮鈞, 王官宏, 趙紅光, 陳磊, 陶向宇 申請(qǐng)人:中國電力科學(xué)研究院, 清華大學(xué)