一種用于確定電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源的方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析技術領域，具體地，涉及一種用于確定電力系統(tǒng)的次同 步振蕩擾動源的方法以及裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來，次同步振蕩是威脅電力系統(tǒng)安全運行的一個突出問題。次同步振蕩是指 電力系統(tǒng)中頻率低于基頻50Hz，且高于低頻振蕩頻率（0. 1~2. 5Hz)的振蕩。在早期，次同 步振蕩主要由串聯(lián)補償電容的諧振引發(fā)，而隨著越來越多的電力電子裝置接入電力系統(tǒng)， 由電力電子裝置引發(fā)的次同步振蕩越發(fā)頻繁。電力電子裝置的接入使得電力系統(tǒng)的電磁暫 態(tài)特性與機電暫態(tài)特性交互影響，從而導致電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定特性與傳統(tǒng)電網(wǎng)有較大的 差別。此外，調(diào)度運行人員對大電網(wǎng)復雜動態(tài)響應特性的特征感知能力有限，無法有效地對 擾動起因給出準確地判斷。以高壓直流輸電（HVDC)為例，基于電力電子器件的HVDC系統(tǒng) 具有快速響應的能力。但是，在不恰當?shù)目刂品绞较?，會引起HVDC系統(tǒng)的次同步振蕩，造成 發(fā)電機軸系扭振的不穩(wěn)定、甚至扭振的破壞，嚴重影響發(fā)電機及電網(wǎng)的安全運行。因此，為 保障機組本身及整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，實時對次同步振蕩進行檢測和模態(tài)辨識，進而 采取有效的次同步振蕩抑制措施顯得至關重要。
[0003] 目前，電力系統(tǒng)的次同步振蕩的監(jiān)測主要依靠現(xiàn)場的機組扭振保護裝置。機組扭 振保護裝置主要依靠對轉(zhuǎn)子機械轉(zhuǎn)速的監(jiān)測分析判斷電力系統(tǒng)是否已發(fā)生次同步振蕩。作 為電力系統(tǒng)運行控制中樞的調(diào)度中心，只能在機組扭振保護裝置動作后，并經(jīng)現(xiàn)場人員上 報后，才能在事后了解次同步振蕩的相關信息。對調(diào)度人員來說，現(xiàn)有的次同步振蕩的監(jiān)測 保護無法及時起到全局預警的作用。因此，找到快速準確地確定次同步振蕩擾動源的方法， 采取針對性的措施平息振蕩顯得尤為重要，而且振蕩事件平息后的事后分析和設備缺陷檢 查，也需要查找擾動源，但是，目前還沒有成熟有效的用于定位電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動 源的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種用于確定電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源的方法以及裝 置。其中，所述方法利用三相電壓值和三相電流值確定電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源，不僅 能夠幫助電網(wǎng)運行人員及時準確地判斷擾動源所在位置，以采取針對性的措施平息振蕩， 而且還能夠用于事后分析和設備缺陷檢查，保證電力系統(tǒng)的安全性。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于確定電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源的方 法。所述方法包括：采集所述電力系統(tǒng)中設備的三相電壓值和三相電流值；根據(jù)所述三相 電流值中任一相電流值計算得到扭振頻率；根據(jù)所述三相電壓值和所述三相電流值計算得 到扭振頻率處的功率分量；根據(jù)所述三相電壓值中任一相電壓值計算得到扭振頻率處的角 頻率分量；根據(jù)扭振頻率處的功率分量和角頻率分量計算得到所述設備的阻尼特性指標； 以及在判斷所述阻尼特性指標小于零的情況下，則確定所述設備為所述電力系統(tǒng)的次同步 振蕩擾動源。
[0006] 其中，根據(jù)所述三相電流值中任一相電流值計算得到扭振頻率包括：利用傅里葉 變換從任一相電流值中識別出基頻、次同步頻率以及超同步頻率；以及將所述基頻與所述 次同步頻率相減或所述超同步頻率與所述基頻相減得到所述扭振頻率。
[0007] 其中，根據(jù)所述三相電壓值和所述三相電流值計算得到扭振頻率處的功率分量包 括：根據(jù)公式P = H+Ubib+i^i。計算得到瞬時功率；以及對所述瞬時功率進行傅里葉變換， 以得到扭振頻率處的功率分量的幅值和相角，其中，P表示所述瞬時功率，u a，ub，u。分別表示 所述三相電壓值中每一相的電壓值，ia, ib，i。分別表不所述三相電流值中每一相的電流值。
[0008] 其中，根據(jù)所述三相電壓值中任一相電壓值計算得到扭振頻率處的角頻率分量 包括：對任一相電壓值進行傅里葉變換，以獲得基頻處電壓分量的幅值和相角、次同步頻 率處電壓分量的幅值和相角以及超同步頻率處電壓分量的幅值和相角；根據(jù)公式Φ ω = 9。-0 +π或（J)tj= θ +-θ。計算得到扭振頻率處的角頻率分量的相角；以及根據(jù)公式
計算得到扭振頻率處的角頻率分量的幅值，其中，U。，U，1] +分 別表示基頻處電壓分量的幅值、次同步頻率處電壓分量的幅值以及超同步頻率處電壓分量 的幅值，θ。，θ，θ+分別表示基頻處電壓分量的相角、次同步頻率處電壓分量的相角以及 超同步頻率處電壓分量的相角，φ ω表示扭振頻率處的角頻率分量的相角，A ω表示扭振頻 率處的角頻率分量的幅值，fc，f，f+分別表示基頻、次同步頻率以及超同步頻率，f t表示扭 振頻率。
[0009] 其中，根據(jù)扭振頻率處的功率分量和角頻率分量計算得到所述設備的阻尼特性指 標包括：根據(jù)公式S = ApAuCOS ( Φ ρ-Φ 計算得到所述設備的阻尼特性指標，其中，S表示 所述設備的阻尼特性指標，Ap表示扭振頻率處的功率分量的幅值，A u表示扭振頻率處的角 頻率分量的幅值，φρ表示扭振頻率處的功率分量的相角，φ ω表示扭振頻率處的角頻率分 量的相角。
[0010] 相應地，本發(fā)明還提供一種用于確定電力系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源的裝置。所述 裝置包括：采集單元，用于采集所述電力系統(tǒng)中設備的三相電壓值和三相電流值；第一計 算單元，用于根據(jù)所述三相電流值中任一相電流值計算得到扭振頻率；第二計算單元，用于 根據(jù)所述三相電壓值和所述三相電流值計算得到扭振頻率處的功率分量；第三計算單元， 用于根據(jù)所述三相電壓值中任一相電壓值計算得到扭振頻率處的角頻率分量；第四計算單 元，用于根據(jù)扭振頻率處的功率分量和角頻率分量計算得到所述設備的阻尼特性指標；以 及確定單元，用于在判斷所述阻尼特性指標小于零的情況下，則確定所述設備為所述電力 系統(tǒng)的次同步振蕩擾動源。
[0011] 其中，所述第一計算單元利用傅里葉變換從任一相電流值中識別出基頻、次同步 頻率以及超同步頻率；以及將所述基頻與所述次同步頻率相減或所述超同步頻率與所述基 頻相減得到所述扭振頻率。
[0012] 其中，所述第二計算單元根據(jù)公式ρ = 計算得到瞬時功率；以及對 所述瞬時功率進行傅里葉變換，以得到扭振頻率處的功率分量的幅值和相角，其中，P表示 所述瞬時功率，ua，ub，u。分別表示所述三相電壓值中每一相的電壓值，i a，ib，i。分別表示所 述三相電流值中每一相的電流值。
[0013] 其中，所述第三計算單元用于對任一相電壓值進行傅里葉變換，以獲得基頻處電 壓分量的幅值和相角、次同步頻率處電壓分量的幅值和相角以及超同步頻率處電壓分量的 幅值和相角；根據(jù)公式巾"= 9。-9+：^或<})1〇=0 +-θ。計算得到扭振頻率處的角頻率 分量的相角；以及根據(jù)公式
汁算得到扭振頻率處的角頻率分 量的幅值，其中，U。，U，u+分別表不基頻處電壓分量的幅值、次同步頻率處電壓分量的幅值 以及超同步頻率處電壓分量的幅值，θ。，θ，θ+分別表示基頻處電壓分量的相角、次同步 頻率處電壓分量的相角以及超同步頻率處電壓分量的相角，φ ω表示扭振頻率處的角頻率 分量的相角，Αω表示扭振頻率處的角頻率分量的幅值，f。，f，f +分別表示基頻、次同步頻率 以及超同步頻率，ft表示扭振頻率。
[0014] 其中，所述第四計算單元用于根據(jù)公式S = ApAtjCos (ΦΡ_Φ ω)計算得到所述設備 的阻尼特性指標，其中，S表示所述設備的阻尼特性指標，Ap表示扭振頻率處的功率分量的 幅值，Α ω表示扭振頻率處的角頻率分量的幅值，Φ ρ表示扭振頻率處的功率分量的相角，Φ ω 表示扭振頻率處的角頻率分量的相角。
[0015] 通過上述技術方案，采集電力系統(tǒng)中設備的三相電壓值和三相電流值，根據(jù)三相 電壓值和三相電流值計算得到扭振頻率處的功率分量，根據(jù)三相電壓值中任一相電壓值計 算得到扭振頻率處的角頻率分量，根據(jù)扭振頻率處的功率分量和角頻率分量計算得到設備 的阻尼特性指標，以及在判斷阻尼特性指標小于零的情況下，則確定設備為電力系統(tǒng)的次 同步振蕩擾動源，不僅能夠幫助電網(wǎng)運行人員在電力系統(tǒng)開始次同步振蕩后快速準確的定 位擾動源，從而采取針對性的措施平息振蕩，而且還能夠用于次同步振蕩事件平息后的事 后分析和設備缺陷檢查。進一步地，提高了電力系統(tǒng)的次同步振蕩在線分析和控制技術水 平，保證電力系統(tǒng)的安全性。
【附圖說明】
[0016] 圖1是