基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，属于电力 系统检测技术领域。
【背景技术】
[0002] 电力系统功率振荡已经成为影响现代大型电力系统安全稳定运行的重要问题之 一。近年来，我国电力系统发生了多次功率振荡现象。这些振荡的主要特点如下：1)振荡 频率低，在0. 2~2Hz之间，覆盖了主要低频振荡频率范围；2)振幅较大，峰峰值在几十到 几百兆瓦之间；3)持续时间长，在几十秒到几十分钟之间，大部分振荡持续时间在几分钟。
[0003] 同步相量测量单元（phasor measurement unit，PMU)作为广域测量系统（wide area measurement system，WAMS)的数据来源，能否及时的发现电网的功率振荡有着重要 意义。
[0004] 电力系统功率振荡时的波形，通常为指数衰减振荡波形，包含多种频率分量。目前 PMU上已有的功率振荡判断方法主要存在以下问题：
[0005] 1)通常的功率振荡判断方法通过功率的波动大小来实现，负荷波动、短路故障及 线路机组投切时容易造成误报；
[0006] 2)目前算法对功率振荡的程度很难量化，为了避免误报则有可能造成振荡幅值不 大时漏报，反之亦然。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种基于同步相量测量装置的电 力系统功率振荡判断方法，解决现有技术中电力系统功率振荡判断方法易出现误报、漏报 的技术问题。
[0008] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：基于同步相量测量装置的电 力系统功率振荡判断方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤一：将同步相量测量装置输入的模拟量信号经过抗混叠模拟滤波后，进行模 数转换，在模数转换时将采样值打上精确绝对时标，并存入数据缓冲区；
[0010] 步骤二：根据步骤一产生的数据缓冲区的采样值，利用同一时刻同步相量测量装 置的三相电压电流计算有功功率P、序分量不对称度以及电压和功率因数乘积U COS Φ ;
[0011] 步骤三：对步骤二计算的有功功率P的结果进行快速傅里叶变换，得到有功功率 的频谱；
[0012] 步骤四：根据步骤二计算的有功功率P、序分量不对称度、电压和功率因数乘积 Ucos Φ，结合步骤三得到的有功功率的频谱，判断电力系统是否发生功率振荡：如果有功功 率的频谱在〇. l-2Hz之间的频谱能量大于对应预设值，且电压和功率因数乘积Ucos Φ处在 对应预设范围内，同时序分量不对称度（Iiq^Ii2I)AiIi1I也小于对应预设值，则表明电力 系统发生了功率振荡，输出告警；否则，表明电力系统未发生功率振荡。
[0013] 步骤一中将采样值打上精确绝对时标的方法是：
[0014] 将GPS/北斗时钟的对时信号接入同步相量测量装置；
[0015] 在模数转换器采样时，将采样值打上GPS/北斗时钟输出的时钟信号，并存入数据 缓冲区。
[0016] 步骤二中有功功率P采用公式（1)进行计算：
[0017] P(t) = ua(t) ia(t)+ub(t) ib(t)+uc(t) ic(t) ； (I)
[0018] 式中：P(t)表示t时刻的有功功率，ua(t)、ub(t)、u e(t)分别表示t时刻A相、B 相、C相的瞬时电压，ia(t)、ib(t)、込⑴分别表示t时刻A相、B相、C相的瞬时电流。
[0019] 步骤三中对有功功率P的结果进行快速傅里叶变换采用库利-图基快速傅里叶变 换算法。
[0020] 步骤二中所述的电压和功率因数乘积Ucosci)的计算方法如下：首先计算电压和 电流的幅值相位，然后计算电压与电流的相位差，即Φ，求得功率因数COS Φ，最后将功率 因数COS Φ与电压幅值相乘得到Ucos Φ。
[0021] 步骤二中所述序分量不对称度采用公式（2)进行计算：
[0022] (IiciHi2I)AiIi1I ⑵
[0023] 式中，m为可整定定值，取0.5-0. 7;/。、Z1、Z2的计算公式如下：
【主权项】
1. 基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤一：将同步相量测量装置输入的模拟量信号经过抗混叠模拟滤波后，进行模数转 换，在模数转换时将采样值打上精确绝对时标，并存入数据缓冲区； 步骤二：根据步骤一产生的数据缓冲区的采样值，利用同一时刻同步相量测量装置的 三相电压电流计算有功功率P、序分量不对称度以及电压和功率因数乘积U COS Φ ; 步骤三：对步骤二计算的有功功率P的结果进行快速傅里叶变换，得到有功功率的频 谱； 步骤四：根据步骤二计算的有功功率P、序分量不对称度、电压和功率因数乘积U cos Φ，结合步骤三得到的有功功率的频谱，判断电力系统是否发生功率振荡：如果有功功 率的频谱在〇. 1-2HZ之间的频谱能量大于对应预设值，且电压和功率因数乘积U COS Φ处 在对应预设范围内，同时序分量不对称度（Iici^Ii2I)AiIi 1I也小于对应预设值，则表明电 力系统发生了功率振荡，输出告警；否则，表明电力系统未发生功率振荡。
2. 根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特 征在于，步骤一中将采样值打上精确绝对时标的方法是： 将GPS/北斗时钟的对时信号接入同步相量测量装置； 在模数转换器采样时，将采样值打上GPS/北斗时钟输出的时钟信号，并存入数据缓冲 区。
3. 根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特 征在于，步骤二中有功功率P采用公式（1)进行计算： P(t) = ua(t) ia(t)+ub(t) ib(t)+uc(t) ic(t) ； (I) 式中：P (t)表示t时刻的有功功率，ua(t)、ub (t)、ujt)分别表示t时刻A相、B相、C 相的瞬时电压，ijthibahijt)分别表示t时刻A相、B相、C相的瞬时电流。
4. 根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特 征在于，步骤三中对有功功率P的结果进行快速傅里叶变换采用库利-图基快速傅里叶变 换算法。
5. 根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特 征在于，步骤二中所述的电压和功率因数乘积U cosci)的计算方法如下：首先计算电压和 电流的幅值相位，然后计算电压与电流的相位差，即Φ，求得功率因数cos Φ，最后将功率 因数COS Φ与电压幅值相乘得到U COS Φ。
6. 根据权利要求1所述的基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，其特 征在于，步骤二中所述序分量不对称度采用公式（2)进行计算： (liol + I^D/mliJ (2) 式中，m为可整定定值，取0.5-0. 7; ?〇、、/2的计算公式如下：
【专利摘要】本发明公开了一种基于同步相量测量装置的电力系统功率振荡判断方法，包括将模拟量信号经过抗混叠模拟滤波后，在模数转换时将采样值打上精确绝对时标；利用同一时刻三相电压电流计算有功功率、序分量不对称度以及电压和功率因数乘积；对有功功率的结果进行快速傅里叶变换，得到有功功率的频谱；如果有功功率的频谱在0.1-2Hz之间的频谱能量大于对应预设值，且电压和功率因数乘积处在对应预设范围内，同时序分量不对称度也小于对应预设值，则表明电力系统发生了功率振荡，输出告警。本发明实现了对功率振荡的准确判断，避免了将短路故障误判为系统振荡，或者发生功率振荡时漏判，可用于提高同步相量测量装置功率振荡告警性能。
【IPC分类】G01R31-00
【公开号】CN104833878
【申请号】CN201510218681
【发明人】汪昀, 沈健, 周斌, 张敏, 侯明国, 檀永, 夏成林, 汪鹤, 彭奇, 刘东升
【申请人】国电南瑞科技股份有限公司, 国家电网公司, 江苏省电力公司, 国电南瑞南京控制系统有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年4月30日