一种用于确定电力系统的次同步振荡扰动源的方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统分析技术领域，具体地，涉及一种用于确定电力系统的次同 步振荡扰动源的方法以及装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，次同步振荡是威胁电力系统安全运行的一个突出问题。次同步振荡是指 电力系统中频率低于基频50Hz，且高于低频振荡频率（0. 1~2. 5Hz)的振荡。在早期，次同 步振荡主要由串联补偿电容的谐振引发，而随着越来越多的电力电子装置接入电力系统， 由电力电子装置引发的次同步振荡越发频繁。电力电子装置的接入使得电力系统的电磁暂 态特性与机电暂态特性交互影响，从而导致电力系统的安全稳定特性与传统电网有较大的 差别。此外，调度运行人员对大电网复杂动态响应特性的特征感知能力有限，无法有效地对 扰动起因给出准确地判断。以高压直流输电（HVDC)为例，基于电力电子器件的HVDC系统 具有快速响应的能力。但是，在不恰当的控制方式下，会引起HVDC系统的次同步振荡，造成 发电机轴系扭振的不稳定、甚至扭振的破坏，严重影响发电机及电网的安全运行。因此，为 保障机组本身及整个电力系统的稳定运行，实时对次同步振荡进行检测和模态辨识，进而 采取有效的次同步振荡抑制措施显得至关重要。
[0003] 目前，电力系统的次同步振荡的监测主要依靠现场的机组扭振保护装置。机组扭 振保护装置主要依靠对转子机械转速的监测分析判断电力系统是否已发生次同步振荡。作 为电力系统运行控制中枢的调度中心，只能在机组扭振保护装置动作后，并经现场人员上 报后，才能在事后了解次同步振荡的相关信息。对调度人员来说，现有的次同步振荡的监测 保护无法及时起到全局预警的作用。因此，找到快速准确地确定次同步振荡扰动源的方法， 采取针对性的措施平息振荡显得尤为重要，而且振荡事件平息后的事后分析和设备缺陷检 查，也需要查找扰动源，但是，目前还没有成熟有效的用于定位电力系统的次同步振荡扰动 源的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种用于确定电力系统的次同步振荡扰动源的方法以及装 置。其中，所述方法利用三相电压值和三相电流值确定电力系统的次同步振荡扰动源，不仅 能够帮助电网运行人员及时准确地判断扰动源所在位置，以采取针对性的措施平息振荡， 而且还能够用于事后分析和设备缺陷检查，保证电力系统的安全性。
[0005] 为了实现上述目的，本发明提供一种用于确定电力系统的次同步振荡扰动源的方 法。所述方法包括：采集所述电力系统中设备的三相电压值和三相电流值；根据所述三相 电流值中任一相电流值计算得到扭振频率；根据所述三相电压值和所述三相电流值计算得 到扭振频率处的功率分量；根据所述三相电压值中任一相电压值计算得到扭振频率处的角 频率分量；根据扭振频率处的功率分量和角频率分量计算得到所述设备的阻尼特性指标； 以及在判断所述阻尼特性指标小于零的情况下，则确定所述设备为所述电力系统的次同步 振荡扰动源。
[0006] 其中，根据所述三相电流值中任一相电流值计算得到扭振频率包括：利用傅里叶 变换从任一相电流值中识别出基频、次同步频率以及超同步频率；以及将所述基频与所述 次同步频率相减或所述超同步频率与所述基频相减得到所述扭振频率。
[0007] 其中，根据所述三相电压值和所述三相电流值计算得到扭振频率处的功率分量包 括：根据公式P = H+Ubib+i^i。计算得到瞬时功率；以及对所述瞬时功率进行傅里叶变换， 以得到扭振频率处的功率分量的幅值和相角，其中，P表示所述瞬时功率，u a，ub，u。分别表示 所述三相电压值中每一相的电压值，ia, ib，i。分别表不所述三相电流值中每一相的电流值。
[0008] 其中，根据所述三相电压值中任一相电压值计算得到扭振频率处的角频率分量 包括：对任一相电压值进行傅里叶变换，以获得基频处电压分量的幅值和相角、次同步频 率处电压分量的幅值和相角以及超同步频率处电压分量的幅值和相角；根据公式Φ ω = 9。-0 +π或（J)tj= θ +-θ。计算得到扭振频率处的角频率分量的相角；以及根据公式
计算得到扭振频率处的角频率分量的幅值，其中，U。，U，1] +分 别表示基频处电压分量的幅值、次同步频率处电压分量的幅值以及超同步频率处电压分量 的幅值，θ。，θ，θ+分别表示基频处电压分量的相角、次同步频率处电压分量的相角以及 超同步频率处电压分量的相角，φ ω表示扭振频率处的角频率分量的相角，A ω表示扭振频 率处的角频率分量的幅值，fc，f，f+分别表示基频、次同步频率以及超同步频率，f t表示扭 振频率。
[0009] 其中，根据扭振频率处的功率分量和角频率分量计算得到所述设备的阻尼特性指 标包括：根据公式S = ApAuCOS ( Φ ρ-Φ 计算得到所述设备的阻尼特性指标，其中，S表示 所述设备的阻尼特性指标，Ap表示扭振频率处的功率分量的幅值，A u表示扭振频率处的角 频率分量的幅值，φρ表示扭振频率处的功率分量的相角，φ ω表示扭振频率处的角频率分 量的相角。
[0010] 相应地，本发明还提供一种用于确定电力系统的次同步振荡扰动源的装置。所述 装置包括：采集单元，用于采集所述电力系统中设备的三相电压值和三相电流值；第一计 算单元，用于根据所述三相电流值中任一相电流值计算得到扭振频率；第二计算单元，用于 根据所述三相电压值和所述三相电流值计算得到扭振频率处的功率分量；第三计算单元， 用于根据所述三相电压值中任一相电压值计算得到扭振频率处的角频率分量；第四计算单 元，用于根据扭振频率处的功率分量和角频率分量计算得到所述设备的阻尼特性指标；以 及确定单元，用于在判断所述阻尼特性指标小于零的情况下，则确定所述设备为所述电力 系统的次同步振荡扰动源。
[0011] 其中，所述第一计算单元利用傅里叶变换从任一相电流值中识别出基频、次同步 频率以及超同步频率；以及将所述基频与所述次同步频率相减或所述超同步频率与所述基 频相减得到所述扭振频率。
[0012] 其中，所述第二计算单元根据公式ρ = 计算得到瞬时功率；以及对 所述瞬时功率进行傅里叶变换，以得到扭振频率处的功率分量的幅值和相角，其中，P表示 所述瞬时功率，ua，ub，u。分别表示所述三相电压值中每一相的电压值，i a，ib，i。分别表示所 述三相电流值中每一相的电流值。
[0013] 其中，所述第三计算单元用于对任一相电压值进行傅里叶变换，以获得基频处电 压分量的幅值和相角、次同步频率处电压分量的幅值和相角以及超同步频率处电压分量的 幅值和相角；根据公式巾"= 9。-9+：^或<})1〇=0 +-θ。计算得到扭振频率处的角频率 分量的相角；以及根据公式
汁算得到扭振频率处的角频率分 量的幅值，其中，U。，U，u+分别表不基频处电压分量的幅值、次同步频率处电压分量的幅值 以及超同步频率处电压分量的幅值，θ。，θ，θ+分别表示基频处电压分量的相角、次同步 频率处电压分量的相角以及超同步频率处电压分量的相角，φ ω表示扭振频率处的角频率 分量的相角，Αω表示扭振频率处的角频率分量的幅值，f。，f，f +分别表示基频、次同步频率 以及超同步频率，ft表示扭振频率。
[0014] 其中，所述第四计算单元用于根据公式S = ApAtjCos (ΦΡ_Φ ω)计算得到所述设备 的阻尼特性指标，其中，S表示所述设备的阻尼特性指标，Ap表示扭振频率处的功率分量的 幅值，Α ω表示扭振频率处的角频率分量的幅值，Φ ρ表示扭振频率处的功率分量的相角，Φ ω 表示扭振频率处的角频率分量的相角。
[0015] 通过上述技术方案，采集电力系统中设备的三相电压值和三相电流值，根据三相 电压值和三相电流值计算得到扭振频率处的功率分量，根据三相电压值中任一相电压值计 算得到扭振频率处的角频率分量，根据扭振频率处的功率分量和角频率分量计算得到设备 的阻尼特性指标，以及在判断阻尼特性指标小于零的情况下，则确定设备为电力系统的次 同步振荡扰动源，不仅能够帮助电网运行人员在电力系统开始次同步振荡后快速准确的定 位扰动源，从而采取针对性的措施平息振荡，而且还能够用于次同步振荡事件平息后的事 后分析和设备缺陷检查。进一步地，提高了电力系统的次同步振荡在线分析和控制技术水 平，保证电力系统的安全性。
【附图说明】
[0016] 图1是