電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法，屬于電力系統(tǒng)計算與分析【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明針對小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各模式和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式，區(qū)分內(nèi)網(wǎng)模式和外網(wǎng)模式、區(qū)分局部振蕩模式和調(diào)度區(qū)域振蕩模式，以及識別振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域；通過僅對有功曲線的振幅大于指定門檻值的機(jī)組提取主導(dǎo)模式信息，以及根據(jù)主導(dǎo)模式的頻率對時域仿真曲線進(jìn)行采樣，提高大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析中主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位的計算速度。本發(fā)明可以為調(diào)度運(yùn)行人員掌握電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定特征，采取有效的低頻振蕩抑制措施提供技術(shù)支撐，并滿足在線應(yīng)用的計算速度要求。
【專利說明】電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)計算與分析【技術(shù)領(lǐng)域】，更準(zhǔn)確地說，本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在線進(jìn)行小擾動和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析計算可以實(shí)時提供給調(diào)度運(yùn)行人員當(dāng)前電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定水平，除此之外，調(diào)度運(yùn)行人員還需要掌握電網(wǎng)動態(tài)穩(wěn)定性的特征，包括振蕩模式的類型和關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域。為計及外部電網(wǎng)對動態(tài)穩(wěn)定性的影響，需要采用包括外部電網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)穩(wěn)定分析計算，計算結(jié)果不僅包括內(nèi)網(wǎng)模式還包括外網(wǎng)模式；小擾動和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析結(jié)果中均可能存在滿足調(diào)度區(qū)域振蕩頻率范圍的局部振蕩模式，僅依據(jù)頻率無法準(zhǔn)確判斷振蕩模式為局部振蕩還是調(diào)度區(qū)域振蕩模式；進(jìn)一步而言，還需要識別參與振蕩的兩群機(jī)組的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域。
[0003]針對電力系統(tǒng)當(dāng)前運(yùn)行方式的小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析基于特征值計算可以確定振蕩模式關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子和模態(tài)；針對故障下時域仿真得到的受擾軌跡進(jìn)行大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析，可以提取主導(dǎo)模式關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子和振蕩相位。因此，本發(fā)明旨在根據(jù)振蕩模式關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子、相位和所屬調(diào)度區(qū)域信息，區(qū)分內(nèi)網(wǎng)模式和外網(wǎng)模式、區(qū)分局部振蕩模式和調(diào)度區(qū)域振蕩模式以及識別振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域，為調(diào)度運(yùn)行人員掌握電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定特征，采取有效的低頻振蕩抑制措施提供技術(shù)支撐，并滿足在線應(yīng)用的計算速度要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別的技術(shù)手段，包括區(qū)分內(nèi)網(wǎng)模式和外網(wǎng)模式、區(qū)分局部振蕩模式和調(diào)度區(qū)域振蕩模式以及識別振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域，以滿足在線應(yīng)用的計算速度要求。
[0005]具體地說，本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，包括下列步驟:
O首先，進(jìn)行小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析:在線獲取狀態(tài)估計結(jié)果和元件模型參數(shù)數(shù)據(jù)，通過特征值計算得到電力系統(tǒng)的小擾動動態(tài)穩(wěn)定模式信息；分別對各待考查的故障進(jìn)行時域仿真計算，對監(jiān)視的聯(lián)絡(luò)線有功曲線或基于EEAC方法得到的等值功角曲線進(jìn)行Prony分析，得到大擾動動態(tài)穩(wěn)定主導(dǎo)模式的阻尼比和頻率；
然后，將小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各模式和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式加入到待分析模式集合；
2)針對大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式，采用Prony算法分析機(jī)組的有功曲線，計算各故障下的主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位；
3)針對待分析模式集合中的各個模式進(jìn)行機(jī)組分群:若待分析模式集合中的模式為小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的模式，則根據(jù)該模式的模態(tài)相角將該模式下的機(jī)組分為兩群；若待分析模式集合中的模式為大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的主導(dǎo)模式，則根據(jù)主導(dǎo)模式下機(jī)組的相位將該主導(dǎo)模式下的機(jī)組分為兩群；分群時，將參與因子最大的機(jī)組的模態(tài)相角或主導(dǎo)模式下的相位設(shè)為參考角并置為O度，將機(jī)組的模態(tài)相角或機(jī)組的相位在[-90,90)度范圍內(nèi)的機(jī)組稱為S群，其余的機(jī)組稱為A群；
4)分別針對待分析模式集合中的每個模式，篩選出參與因子大于指定門檻值&的機(jī)組集合G,將集合G中屬于S群的機(jī)組劃入集合Gs,將集合G中屬于A群的機(jī)組劃入集合&，將Gs和Ga中的機(jī)組分別作為相應(yīng)模式S群和A群的關(guān)聯(lián)機(jī)組，若集合G中有內(nèi)網(wǎng)的機(jī)組，則確認(rèn)該模式為內(nèi)網(wǎng)模式，否則確認(rèn)為外網(wǎng)模式； 5)判斷待分析模式集合中的各個模式的振蕩模式類型:若待分析模式集合中的模式的頻率小于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則分別將包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和最大的調(diào)度區(qū)域作為各群的調(diào)度區(qū)域代表，此時若兩群的調(diào)度區(qū)域代表包含的關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和均大于指定門檻值且調(diào)度區(qū)域代表不同，則確認(rèn)該模式為調(diào)度區(qū)域振蕩模式，否則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式；若待分析模式集合中的模式的頻率大于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式；
6)識別調(diào)度區(qū)域振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域:對于屬于調(diào)度區(qū)域振蕩模式的各個模式，分別將各個模式S群和A群包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和大于指定門檻值且關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差的最大值大于設(shè)定的關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差門檻值的調(diào)度區(qū)域，作為各個模式S群和A群的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域。
[0006]上述技術(shù)方案的進(jìn)一步特征在于，所述步驟2)中計算各故障下的主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位的步驟分為四步:
第一步，選取與步驟I)中Prony分析相同的觀察窗口，通過分別計算每臺機(jī)組有功曲線中最大值和最小值的差值，確定差值大于預(yù)先設(shè)置的有功波動門檻的機(jī)組集合G ;第二步，對集合仏中機(jī)組的有功曲線按主導(dǎo)模式頻率的2倍進(jìn)行采樣；
第三步，對采樣后的機(jī)組有功曲線進(jìn)行PRONY分析，確定各機(jī)組在主導(dǎo)模式下的振幅和相位；
第四步，以機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值的最大者為基準(zhǔn)值，將機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值進(jìn)行歸一化處理，作為機(jī)組的參與因子，其中，機(jī)組的慣性常數(shù)為額定轉(zhuǎn)速時的儲能與額定容量的比值。
[0007]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明根據(jù)振蕩模式關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子、相位和所屬調(diào)度區(qū)域信息，區(qū)分內(nèi)網(wǎng)模式和外網(wǎng)模式、區(qū)分局部振蕩模式和調(diào)度區(qū)域振蕩模式，以及識別振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域；通過僅對有功曲線的振幅大于指定門檻值的機(jī)組提取主導(dǎo)模式信息，以及根據(jù)主導(dǎo)模式的頻率對時域仿真曲線進(jìn)行采樣，提高大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析中主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位的計算速度。因此，本發(fā)明提出的電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法可以為調(diào)度運(yùn)行人員掌握電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定特征，采取有效的低頻振蕩抑制措施提供技術(shù)支撐，并滿足在線應(yīng)用的計算速度要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0009]下面參照附圖并結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。[0010]本發(fā)明方法使用了以下門檻值: 1）參與因子門檻值/V用于確定參與振蕩的機(jī)組；
2)調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，用于確定調(diào)度區(qū)域振蕩模式的頻率上限；
3)參與因子門檻值用于確定調(diào)度區(qū)域振蕩模式；
4)關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差門檻值，用于確定振蕩兩群是否與調(diào)度區(qū)域關(guān)聯(lián)；
5)有功波動門檻，用于確定需要進(jìn)行Prony分析的發(fā)電機(jī)。
[0011]上述門檻值需要采用典型方式數(shù)據(jù)，通過小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到調(diào)度運(yùn)行關(guān)心的振蕩模式，根據(jù)各模式的振蕩特征來確定。
[0012]圖1中步驟I描述的是得到待分析模式集合。首先，進(jìn)行小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析:在線獲取狀態(tài)估計結(jié)果和元件模型參數(shù)數(shù)據(jù)，通過特征值計算得到電力系統(tǒng)的小擾動動態(tài)穩(wěn)定模式信息；分別對各待考查的故障進(jìn)行時域仿真計算，對監(jiān)視的聯(lián)絡(luò)線有功曲線或基于EEAC方法得到的等值功角曲線進(jìn)行Prony分析，得到大擾動動態(tài)穩(wěn)定主導(dǎo)模式的阻尼比和頻率。然后，將小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各模式和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式加入到待分析模式集合。
[0013]圖1中步驟2描述的是針對大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式，采用Prony算法分析機(jī)組的有功曲線，計算各故障下的主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位，分為四步:
第一步，選取與步驟I)中Prony分析相同的觀察窗口，通過分別計算每臺機(jī)組有功曲線中最大值和最小值的差值，確定差值大于預(yù)先設(shè)置的有功波動門檻的機(jī)組集合G ;第二步，對集合仏中機(jī)組的有功曲線按主導(dǎo)模式頻率的2倍進(jìn)行采樣；
第三步，對采樣后的機(jī)組有功曲線進(jìn)行PRONY分析，確定各機(jī)組在主導(dǎo)模式下的振幅和相位；
第四步，以機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值的最大者為基準(zhǔn)值，將機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值進(jìn)行歸一化處理，作為機(jī)組的參與因子，其中，機(jī)組的慣性常數(shù)為額定轉(zhuǎn)速時的儲能與額定容量的比值。
[0014]圖1中步驟3描述的是針對待分析模式集合中的各個模式進(jìn)行機(jī)組分群:若待分析模式集合中的模式為小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的模式，則根據(jù)該模式的模態(tài)相角將該模式下的機(jī)組分為兩群；若待分析模式集合中的模式為大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的主導(dǎo)模式，則根據(jù)主導(dǎo)模式下機(jī)組的相位將該主導(dǎo)模式下的機(jī)組分為兩群；分群時，將參與因子最大的機(jī)組的模態(tài)相角或主導(dǎo)模式下的相位設(shè)為參考角并置為O度，將機(jī)組的模態(tài)相角或機(jī)組的相位在[-90，90)度范圍內(nèi)的機(jī)組稱為S群，其余的機(jī)組稱為A群。
[0015]圖1中步驟4描述的是分別針對待分析模式集合中的每個模式，篩選出參與因子大于指定門檻值A(chǔ)的機(jī)組集合^將集合^中屬于S群的機(jī)組劃入集合&，將集合G中屬于A群的機(jī)組劃入集合將Gs和G中的機(jī)組分別作為相應(yīng)模式S群和A群的關(guān)聯(lián)機(jī)組，若集合^中有內(nèi)網(wǎng)的機(jī)組，則確認(rèn)該模式為內(nèi)網(wǎng)模式，否則確認(rèn)為外網(wǎng)模式。
[0016]圖1中步驟5描述的是判斷待分析模式集合中的各個模式的振蕩模式類型:若待分析模式集合中的模式的頻率小于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則分別將包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和最大的調(diào)度區(qū)域作為各群的調(diào)度區(qū)域代表，此時若兩群的調(diào)度區(qū)域代表包含的關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和均大于指定門檻值且調(diào)度區(qū)域代表不同，則確認(rèn)該模式為調(diào)度區(qū)域振蕩模式，否則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式；若待分析模式集合中的模式的頻率大于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式。
[0017]圖1中步驟6描述的是識別調(diào)度區(qū)域振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域:對于屬于調(diào)度區(qū)域振蕩模式的各個模式，分別將各個模式S群和A群包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和大于指定門檻值&s且關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差的最大值大于設(shè)定的關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差門檻值的調(diào)度區(qū)域，作為各個模式S群和A群的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域。
[0018]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，但實(shí)施例并不是用來限定本發(fā)明的。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護(hù)范圍。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本申請的權(quán)利要求所界定的內(nèi)容為標(biāo)準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法，其特征在于，包括下列步驟: 1)首先，進(jìn)行小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析:在線獲取狀態(tài)估計結(jié)果和元件模型參數(shù)數(shù)據(jù)，通過特征值計算得到電力系統(tǒng)的小擾動動態(tài)穩(wěn)定模式信息；分別對各待考查的故障進(jìn)行時域仿真計算，對監(jiān)視的聯(lián)絡(luò)線有功曲線或基于EEAC方法得到的等值功角曲線進(jìn)行Prony分析，得到大擾動動態(tài)穩(wěn)定主導(dǎo)模式的阻尼比和頻率； 然后，將小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各模式和大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式加入到待分析模式集合； 2)針對大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的各故障下的主導(dǎo)模式，采用Prony算法分析機(jī)組的有功曲線，計算各故障下的主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位； 3)針對待分析模式集合中的各個模式進(jìn)行機(jī)組分群:若待分析模式集合中的模式為小擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的模式，則根據(jù)該模式下機(jī)組的模態(tài)相角將該模式下的機(jī)組分為兩群；若待分析模式集合中的模式為大擾動動態(tài)穩(wěn)定分析得到的主導(dǎo)模式，則根據(jù)主導(dǎo)模式下機(jī)組的相位將該主導(dǎo)模式下的機(jī)組分為兩群；分群時，將參與因子最大的機(jī)組的模態(tài)相角或主導(dǎo)模式下的機(jī)組的相位設(shè)為參考角并置為O度，將機(jī)組的模態(tài)相角或機(jī)組的相位在[-90，90)度范圍內(nèi)的機(jī)組稱為S群，其余的機(jī)組稱為A群； 4)分別針對待分析模式集合中的每個模式，篩選出參與因子大于指定門檻值&的機(jī)組集合G,將集合G中屬于S群的機(jī)組劃入集合Gs,將集合G中屬于A群的機(jī)組劃入集合&，將Gs和Ga中的機(jī)組分別作為相應(yīng)模式S群和A群的關(guān)聯(lián)機(jī)組，若集合G中有內(nèi)網(wǎng)的機(jī)組，則確認(rèn)該模式為內(nèi)網(wǎng)模式，否則確認(rèn)為外網(wǎng)模式； 5)判斷待分析模式集合中的各個模式的振蕩模式類型:若待分析模式集合中的模式的頻率小于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則分別將包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和最大的調(diào)度區(qū)域作為各群的調(diào)度區(qū)域代表，此時若兩群的調(diào)度區(qū)域代表包含的關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和均大于指定門檻值且調(diào)度區(qū)域代表不同，則確認(rèn)該模式為調(diào)度區(qū)域振蕩模式，否則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式；若待分析模式集合中的模式的頻率大于等于調(diào)度區(qū)域振蕩頻率門檻值，則確認(rèn)該模式為局部振蕩模式； 6)識別調(diào)度區(qū)域振蕩模式的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域:對于屬于調(diào)度區(qū)域振蕩模式的各個模式，分別將各個模式S群和A群包含關(guān)聯(lián)機(jī)組的參與因子之和大于指定門檻值且關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差的最大值大于設(shè)定的關(guān)聯(lián)機(jī)組間相位差門檻值的調(diào)度區(qū)域，作為各個模式S群和A群的關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)振蕩模式類型及關(guān)聯(lián)調(diào)度區(qū)域的在線自動識別方法，其特征在于，所述步驟2)中計算各故障下的主導(dǎo)模式下機(jī)組的參與因子和相位的步驟分為四步: 第一步，選取與步驟I)中Prony分析相同的觀察窗口，通過分別計算每臺機(jī)組有功曲線中最大值和最小值的差值，確定差值大于預(yù)先設(shè)置的有功波動門檻的機(jī)組集合G ;第二步，對集合仏中機(jī)組的有功曲線按主導(dǎo)模式頻率的2倍進(jìn)行采樣第三步，對采樣后的機(jī)組有功曲線進(jìn)行PRONY分析，確定各機(jī)組在主導(dǎo)模式下的振幅和相位； 第四步，以機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值的最大者為基準(zhǔn)值，將機(jī)組的振幅與慣性常數(shù)的比值進(jìn)行歸一化處理，作為機(jī)組的參與因子，其中，機(jī)組的慣性常數(shù)為額定轉(zhuǎn)速時的儲能與額定容量的比 值。
【文檔編號】G06F17/50GK103746372SQ201410006207
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】徐偉, 龐曉艷, 徐泰山, 李建, 鮑顏紅, 梁漢泉, 夏小琴, 劉柏私 申請人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國網(wǎng)四川省電力公司, 國家電網(wǎng)公司, 國電南瑞科技股份有限公司