工频量测中伪振荡的判定及避免方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及电力领域，尤其设及一种工频量测中伪振荡的判定及避免方法。
【背景技术】
[0002] 我国电力系统已进入大机组、长距离、特高压、交直流混联及新能源高渗透率的广 域互联时代，电网运行中的不确定性及动态特性日趋复杂。
[0003] 直流输电在远距离、大容量输电方面具有很大优势，是电力资源优化配置的重要 手段。但直流输电在其换流过程中会产生大量谐波。风电、光伏等大量可再生能源的开发利 用通过电力电子装置(设备)接入电网，其换流及控制过程同样会产生大量谐波和间谐波。
[0004] 同步相量测量装置(PMU)的测量精度对电网复杂故障的发现与分析具有重要意 义。调控人员对电网低频振荡、次同步振荡的监测分析主要依赖于PMU装置上送的数据。PMU 装置如果对谐波和间谐波处理不当，有可能导致基波测量结果出现伪振荡，给调控运行人 员造成电网中存在低频振荡或次同步振荡的假象，从而导致其对电网运行状态的误判，引 起严重后果。
[0005] 目前，电网调控运行人员很难分辨电网动态数据振荡是由于量测原因引起的伪振 荡还是真实的电网振荡。近期我国已有部分直流换流站内电压、电流相量及功率测量结果 频繁出现振荡现象，导致调控人员误判W为电网发生了低频振荡和次同步振荡，并采取措 施降低直流功率，直接影响到了电力平衡和安全运行。
[0006] 因此，针对PMU上送的振荡数据，迫切需要给出一种可靠准确的分析判别方法，区 分真实的电气振荡和量测原因导致的伪振荡，避免伪振荡现象干扰调控运行人员对电网动 态过程的正确感知。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种工频量测中伪振荡的判定及避免方法，W解决现有技术中的一项 或多项缺失。
[000引本发明提供一种工频量测中伪振荡的判定方法，包括:计算一设定电网位置的基 波量测结果的振荡频率;提取所述基波量测结果中的电网基波频率，并计算所述电网基波 频率相对于一电网额定频率的频率偏移量;根据所述振荡频率、所述频率偏移量及所述设 定电网位置的已知信号谐波次数Ξ者中的一个或多个判定所述基波量测结果中的振荡是 否为伪振荡。
[0009] -个实施例中，根据所述振荡频率、所述频率偏移量及所述设定电网位置的已知 信号谐波次数Ξ者中的一个或多个判定所述基波量测结果中的振荡是否为伪振荡，包括： 对所述频率偏移量的绝对值和所述振荡频率进行相关性分析，计算得到一相关系数;判断 所述相关系数是否大于一设定值;若是，则判定所述基波量测结果中的振荡为伪振荡。
[0010] -个实施例中，根据所述振荡频率、所述频率偏移量及所述设定电网位置的已知 信号谐波次数Ξ者中的一个或多个判定所述基波量测结果中的振荡是否为伪振荡，包括： 计算所述振荡频率和所述频率偏移量的绝对值的比例系数;判断所述比例系数是否等于所 述基波量测结果所对应采样信号在所述电网额定频率下单个基波周期内的采样点数;若 是，则判定所述基波量测结果中的振荡为伪振荡。
[0011] -个实施例中，根据所述振荡频率、所述频率偏移量及所述设定电网位置的已知 信号谐波次数Ξ者中的一个或多个判定所述基波量测结果中的振荡是否为伪振荡，包括： 对所述频率偏移量的绝对值和所述振荡频率进行相关性分析，计算得到相关系数;计算所 述振荡频率和所述频率偏移量的绝对值的比例系数;判断是否所述比例系数等于所述基波 量测结果所对应采样信号在所述电网额定频率下单个基波周期内的采样点数且所述相关 系数大于一设定值;若是，则判定所述基波量测结果中的振荡为伪振荡。
[0012] -个实施例中，根据所述振荡频率、所述频率偏移量及所述设定电网位置的已知 信号谐波次数Ξ者中的一个或多个判定所述基波量测结果中振荡是否为伪振荡，包括:根 据所述基波量测结果的信号采样频率是否满足采样定理，所述偏移量是否为零，W及所述 基波量测结果所对应采样信号在所述电网额定频率下单个基波周期内的采样点数和所述 已知信号谐波次数的差值绝对值是否等于1，判断所述基波量测结果中的振荡是否为伪振 荡；如果所述基波量测结果的信号采样频率不满足采样定理，所述偏移量不为零且所述基 波量测结果在所述电网额定频率下单个基波周期内的采样点数和所述已知信号谐波次数 的差值绝对值等于1，则判定所述基波量测结果中的振荡为伪振荡。
[0013] -个实施例中，所述设定电网位置为直流换流站;所述已知信号谐波次数包含11、 13、23、25、35及37。
[0014] -个实施例中，计算一设定电网位置的基波量测结果的振荡频率，包括:采用过零 法计算所述基波量测结果中振荡的振荡频率。
[0015] -个实施例中，所述基波量测结果为电流信号。
[0016] 本发明还提供一种工频量测中伪振荡的避免方法，用于避免能够利用上述各实施 例所述的方法判定的伪振荡，包括:根据一设定电网位置确定一已知信号谐波次数;根据所 述设定电网位置的基波量测采样信号在电网额定频率下单个基波周期内的采样点数和所 述已知信号谐波次数的差值绝对值等于1，计算所述采样点数的值;根据所述采样点数的值 和所述电网基波频率，计算得到能导致伪振荡产生的采样频率;利用所述能导致伪振荡产 生的采样频率之外的频率对所述设定电网位置进行工频量测，W避免伪振荡。
[0017] 本发明实施例的工频量测中伪振荡的判定方法，能够快速判断电网是真实地发生 了振荡现象还是由于量测原因引起的虚假振荡，避免因虚假的伪振荡导致调控运行人员误 判，避免因调控运行人员误判而采取控制措施，影响电网安全稳定运行，而且，本发明实施 例的伪振荡判定方法简单有效。本发明实施例的工频量测中伪振荡的避免方法，能够有效 避免工频测量中产生伪振荡，从而避免因虚假的伪振荡导致调控运行人员误判，进一步避 免因调控运行人员误判而采取控制措施而影响电网安全稳定运行。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。在附图中：
[0019] 图1是华北电网一换流站PMU上送的交流滤波器幅值曲线；
[0020] 图2是本发明实施例中工频量测中伪振荡的判定方法的流程示意图；
[0021] 图3是本发明一实施例中判断基波量测结果中振荡是否为伪振荡方法的流程示意 图；
[0022] 图4是本发明另一实施例中判断基波量测结果中振荡是否为伪振荡方法的流程示 意图；
[0023] 图5是本发明又一实施例中判断基波量测结果中振荡是否为伪振荡方法的流程示 意图；
[0024] 图6是本发明再一实施例中判断基波量测结果中振荡是否为伪振荡方法的流程示 意图；
[002引图7是PMU上送的A相电流幅值与频率之间的对比曲线图；
[0026] 图8是PMU上送的幅值振荡频率与电网频率波动绝对值的对比曲线图；
[0027] 图9是交流滤波器A相电流信号的频谱分析结果；
[0028] 图10是本发明实施例的工频量测中伪振荡的避免方法的流程示意图。
【具体实施方式】
[0029] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发 明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并 不作为对本发明的限定。
[0030] 本发明各实施例中，"电力系统"可指，由发电、供电（包括输电、变电及配电）、用电 设施，W及为保证运此设施正常运行所需的继电保护、安全自动装置、计量装置、电力通信 设施、自动化设施等构成的整体。"低频振荡"可指，电力系统发电机的转子角速度、转速，W 及其他电气量，例如线路功率、母线电压等发生近似等幅、增幅或减幅的振荡。因振荡频率 较低，一般在0. lHz-2.5Hz，故可称为低频振荡。"工频"可指电力工业的交流电标准频率，在 我国可指50Hz。"谐波"可指频率为工频频率整数倍的电压或电流。"间谐波"可指频率为工 频频率非整数倍的电压或电流。"特征谐波"可指电力电子换流器在平衡状态下工作时产生 的特定次数的谐波电流成份，例如12脉动换流器在电网交流侧和直流侧分别产生12k±l次 和12k次的特征谐波，其中k为正整数。"采样定理"可指，若连续信号x(t)是有限带宽的，其 频谱的最高频率为fh，对x(t)抽样时，若保证抽样频率fS含2fh，那么，可由采样信号X(nTs) 恢复出x(t)，即x(nTs)保留了x(t)的全部信息。相量测量装置(Phasor Measurement Unit， PMU)可用于进行同步相量的测量和输出W及进行动态记录的装置。PMU的核屯、特征可包括 基于标准时钟信号的同步相量测量、失去标准时钟信号的守时能力、PMU与主站之间能够实 时通信并遵循有关通信协议。
[0031] 图1是华北电网一换流站PMU上送的交流滤波器幅值曲线。如图1所示，该换流站的 PMU上送电流幅值计算结果存在明显的振荡。振荡频率在OHz~1.2Hz之间波动，运一振荡频 率在低频振荡范围内。如何判断如图1所示的振荡现象是真实的电气振荡还是由于量测原 因导致的伪振荡，直接关系到电网的运行控制。然而，目前尚无有效的方法能够对运类现象 是否为伪振荡进行判别。
[0032] 本发明的方法通过分析电网中信号的特征谐波及其在采样信号中的反映 W及特 征谐波对基波测量的影响得到。在说明本发明工频量测中伪振荡的判定方法的具体实施方 式之前，需要预先说明本发明的构思过程及本发明的方法之所W能够实施的原因。下面将 W对直流换流站进行工频测量为例进行说明本发明的创造过程，但并非用W限定本发明的 头施。
[0033] 首先，分析直流换流站特征谐波及其在采样信号中的反映。
[0034] 根据采样定理，假如信号中包含高于fs/2的频率成份f