阻尼比。
[0073] 由于互联大电网中，牵引负荷的扰动相对较小，当观测机组电气距离离牵引负荷 较远时，不足以激发起系统明显的小振荡，如图6所示，但是在观测机组有功功率类噪声信 号中富含了系统振荡信息，可以从类噪声的响应信号中通过ARMA方法在线辨识系统振荡 信息。当只是引起一些类噪声的扰动时，牵引负荷周围机组的WAMS动态数据难以观测到明 显的振荡，Prony方法难以在线获取系统模式信息。由于实时系统中牵引负荷一般不会安 装PMU，只有SCADA数据。当牵引负荷的SCADA在线数据观测到有波动时，可利用ARMA方法 分析负荷冲击时刻WAMS系统观测的类噪声信息，从而在线监测系统模式的频率与阻尼比。
[0074]当牵引负荷的扰动较小，不足以激发起系统的振荡，只是引起一些类噪声的扰动 时，此时利用式（1)可能观测不到相对功角的较大波动。为了充分利用牵引负荷的扰动，可 利用SCADA系统监测牵引负荷的波动。当牵引负荷的SCADA在线数据有波动时，利用ARMA 方法分析WAMS系统观测的类噪声波动。将电力系统中存在的各种随机扰动看成是白噪声， 采用ARMA模型对系统响应的时间序列进行建模
[0076] 式中，yt是系统响应的时间序列在t时刻的元素，a t是白噪声序列在t时刻的元 素，n、m为模型的阶数，奶(/_=1,2,…，《)、0 j(j = 1，2,…，m)为模型参数。由式⑶可知， 系统响应不仅与当前时刻的随机扰动有关，且与过去时刻的系统响应和随机扰动有关。
[0077] 根据下述矩阵方程：
[0079] 求解系数的(/_ = 1,2,??',/：/)，其中Rk为时间序列{yt}的自协方差函数，
[0080] 对应输入时间序列{yt}的特征方程为
[0082] 由式（10)即可求得系统的特征很A 其共轭A/，进一步根据式即可求得振荡模 式的频率及阻尼比，如式（11)所示。
[0084] 基于SCADA系统与WAMS系统中牵引负荷的扰动信息，利用ARM方法获取模式信 息，从而在线监测系统模式的频率与阻尼比。
[0085] 前述步骤5中，响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信 息，其具体实现包括：
[0086] 根据《国家电网安全稳定计算技术规范Q/GDW404-2010》的要求，当系统阻尼比低 于给定阈值时，分级别发出告警信息：当模式阻尼比小于3%时，给出红色预警；当模式阻 尼比大于3%，小于等于5%时，给出黄色预警。
[0087] 根据本发明的某些实施例，还提出一种基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监 测系统，该装置包括：
[0088] 用于获取电网实际主要区间振荡模式和各模式强相关机组信息的模块；
[0089] 用于根据电网中牵引负荷的地理分布和电网区间振荡模式区域划分，选择与牵引 负荷电气距离较近且是主要区间模式强相关机组的机组作为监测节点的的模块；
[0090] 用于基于监测节点动态量测，对于牵引负荷冲击下可观测到明显振荡响应的机 组，采用Prony方法在线辨识系统区间振荡频率和阻尼比信息的模块；
[0091] 用于对于牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组，采用ARMA方法分析机组有 功功率类噪声信号获得实时振荡频率和阻尼信息的模块；以及
[0092] 用于响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息的模块。
[0093] 虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技 术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因 此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
【主权项】
1. 一种基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特征在于，该方法包括以 下步骤： 步骤1、获取电网实际主要区间振荡模式和各模式强相关机组信息； 步骤2、根据电网中牵引负荷的地理分布和电网区间振荡模式区域划分，选择与牵引负 荷电气距离较近且是主要区间模式强相关机组的机组作为监测节点； 步骤3、基于监测节点动态量测，对于牵引负荷冲击下可观测到明显振荡响应的机组， 采用Prony方法在线辨识系统区间振荡频率和阻尼比信息； 步骤4、对于牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组，采用ARMA方法分析机组有功 功率类噪声信号获得实时振荡频率和阻尼信息； 步骤5、响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息。2. 根据权利要求1所述的基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特征在 于，前述步骤1获取电网实际主要区间振荡模式和各模式强相关机组信息，具体实现包括： 基于系统实时潮流断面进行模态分析，并结合电网历史功率振荡数据，获得电网存在 的主要区间振荡模式和强相关机组信息。3. 根据权利要求2所述的基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特征在 于，前述步骤2根据电网中牵引负荷的地理分布和电网区间振荡模式区域划分，选择与牵 引负荷电气距离较近且是主要区间模式强相关机组的机组作为监测节点，具体包括： 根据电网中牵引负荷的实际地理位置分布和电网区间振荡模式区域划分，通过牵引负 荷冲击注入电网仿真分析，获得各牵引负荷冲击所能激发周边机组的电磁功率振荡情况， 选择同时满足下述条件的机组作为监测节点：1)用于激发机组功率振荡的牵引负荷选择， 尽量满足电网主要区间振荡模式都能被激发；2)距离牵引负荷电气距离较近的机组，牵引 负荷突变能够引发监测机组电磁功率的较大突变；3)监测机组是电网主要区间振荡模式 的强相关机组，即易于激发区间模式振荡，机组振荡信息又易于观测。4. 根据权利要求3所述的基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特征在 于，前述步骤3,基于监测节点动态量测，对于牵引负荷冲击下可观测到明显振荡响应的机 组，采用Prony方法在线辨识系统区间振荡频率和阻尼比信息，其具体实现包括： 通过观测节点机组的WAMS动态数据，对机组电磁功率的振荡，采用Prony方法在线获 取区间振荡模式信息，即系统振荡的频率与阻尼比。5. 根据权利要求3或4所述的基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特 征在于，前述步骤4,对于牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组，采用ARMA方法分析机 组有功功率类噪声信号获得实时振荡频率和阻尼信息，其具体实现包括： 当牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组时，在牵引负荷的SCADA在线数据观测到 有波动的情况下，利用ARMA方法分析WAMS系统观测到的类噪声信号，从而在线监测系统模 式的频率与阻尼比。6. 根据权利要求5所述的基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，其特征在 于，前述步骤5中，响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息，其 具体实现包括： 当系统阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息：当模式阻尼比小于3%时，给出 红色预警；当模式阻尼比大于3%，小于等于5%时，给出黄色预警。7. -种基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测系统，其特征在于，该装置包括： 用于获取电网实际主要区间振荡模式和各模式强相关机组信息的模块； 用于根据电网中牵引负荷的地理分布和电网区间振荡模式区域划分，选择与牵引负荷 电气距离较近且是主要区间模式强相关机组的机组作为监测节点的的模块； 用于基于监测节点动态量测，对于牵引负荷冲击下可观测到明显振荡响应的机组，采 用Prony方法在线辨识系统区间振荡频率和阻尼比信息的模块； 用于对于牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组，采用ARMA方法分析机组有功功 率类噪声信号获得实时振荡频率和阻尼信息的模块；以及 用于响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息的模块。
【专利摘要】本发明提供一种基于牵引负荷冲击响应的系统阻尼在线监测方法，包括：步骤1、获取电网实际主要区间振荡模式和各模式强相关机组信息；步骤2、根据电网中牵引负荷的地理分布和电网区间振荡模式区域划分，选择与牵引负荷电气距离较近且是主要区间模式强相关机组的机组作为监测节点；步骤3、基于监测节点动态量测，对于牵引负荷冲击下可观测到明显振荡响应的机组，采用Prony方法在线辨识系统区间振荡频率和阻尼比信息；步骤4、对于牵引负荷冲击下未观测到明显振荡的机组，采用ARMA方法分析机组有功功率类噪声信号获得实时振荡频率和阻尼信息；步骤5、响应于系统实时模式阻尼比低于给定阈值时，分级别发出告警信息。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN104931838
【申请号】CN201510378995
【发明人】余一平, 鞠平, 张毅明, 孙建华, 陈军, 熊浩清, 金宇清, 孙冉, 周冰, 张庆文, 李俊周, 张 浩, 王成庆, 刘晓波, 刘咏飞, 李洪宇, 沈赋
【申请人】河海大学, 国网河南省电力公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年7月1日