汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方 法、一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置。
【背景技术】
[0002] 电力系统运行的稳定是电力系统中最基本和最重要的任务。目前由于发电厂、电 网和用户的多方参与，使得电力系统运行方式、动态行为更加复杂。电力系统发生低频振荡 将严重影响系统的稳定性和运行机组的安全，如果导致系统稳定性破坏，则可能造成一个 或几个区域停电，对人们的生活和国民经济造成严重的损失。
[0003] 按照预防负阻尼机制思想设计的PSS(power system stabilization,电力系统稳 定器）自出现以来，已经成为抑制电力系统低频振荡、提高功率传输容量、改善系统稳定性 的重要技术措施，将PSS投入到现场运行后对低频振荡起到了很好的抑制作用。但是投入 的PSS并不能很好地抑制互联电网的区间低频振荡，并且许多安装了 PSS的系统也时有低 频振荡现象发生，而这些低频振荡的发生，有相当一部分与调速系统密切相关，影响电力系 统的安全稳定运行。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够有效抑制低频振荡的汽轮机调速系 统低频振荡抑制方法及装置。
[0005] -种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，包括步骤：
[0006] 获取低频振荡监测量和阀位监测量；
[0007] 根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；
[0008] 若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低 频振荡监测量与阀位监测量是否相关；
[0009] 若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。
[0010] 一种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，包括：
[0011] 监测量获取模块，用于获取低频振荡监测量和阀位监测量；
[0012] 低频振荡检测模块，用于根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；
[0013] 相关性确定模块，用于在电力系统发生低频振荡时，确定低频振荡监测量和阀位 监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；
[0014] 滤波器投入模块，用于在低频振荡监测量与阀位监测量相关时，将数字带阻滤波 器与PID控制器串联。
[0015] 本发明汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置，根据低频振荡的频率特性和数 字带阻滤波器的相关特性，在监测到电力系统发生低频振荡时，判断低频振荡监测量和阀 位监测量是否相关，若相关，则判断出低频振荡由调速系统引起，然后投入数字带阻滤波器 与PID控制器串联，达到滤除汽轮机调速系统侧的低频振荡扰动信号进而平息振荡的作 用，以实现低频振荡的防控和抑制，保证电力系统的安全稳定运行。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明方法实施例的流程示意图；
[0017] 图2为从低通到带阻的频率变换关系曲线示意图；
[0018] 图3为从低通到带阻的幅度响应关系示意图；
[0019] 图4为本发明方法具体实施例的示意图；
[0020] 图5为某电厂实际录波曲线示意图；
[0021] 图6为PSCAD/EMTDC重现示意图；
[0022] 图7为投入滤波器后系统曲线示意图；
[0023] 图8为本发明装置实施例的结构示意图；
[0024] 图9为本发明相关性确定模块实施例一的结构示意图；
[0025] 图10为本发明相关性确定模块实施例二的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图对本发明汽轮机调速系统低频振荡抑制方法的【具体实施方式】做详 细描述。
[0027] 如图1所示，一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，包括步骤：
[0028] S110、获取低频振荡监测量和阀位监测量；
[0029] S120、根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡，若是，进入步骤 S130,否则返回步骤S110;
[0030] S130、确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低 频振荡监测量与阀位监测量是否相关，若相关，进入步骤S140,否则返回步骤S110;
[0031] S140、将数字带阻滤波器与 PID (proportion integration differentiation，比 例-积分-微分）控制器串联。
[0032] 低频振荡监测量用于判断电力系统是否发生低频振荡，包括角速度和功率等。阀 位监测量主要用于判断电力系统的低频振荡是否与调速系统有关，包括阀位指令和实际阀 位等。获取到低频振荡监测量和阀位监测量后，需要先根据低频振荡监测量判断电力系统 是否发生了低频振荡，从而确定是否需要进行低频振荡抑制。
[0033] 低频振荡监测一般是基于广域测量系统（Wide Area Measurement System, WAMS)。广域测量系统由同步相量测量单兀（Phasor Measurement Unit，PMU)、通信网络、 WAMS (Wide Area Measurement System,广域监测系统）主站构成。在电网主要的变电站和 发电厂安装PMU装置，通过测量线路和发电机功率、电压、角速度等物理量，可以从全网的 角度对低频振荡现象进行有效的监测。然后采用PR0NY(普罗尼算法）获得低频振荡的幅 值、频率、阻尼比、衰减因子等特征，根据这些特征判断电力系统是否发生低频振荡。
[0034] PR0NY是针对等间距采样点，假设模型是有一些具有任意幅值、相位、频率和衰减 因子的指数函数的线性组合，即认为测量输入x(0)，…，x(n-l)的估计值可以表示为：
[0035]
【主权项】
1. 一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，包括步骤： 获取低频振荡监测量和阀位监测量； 根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡； 若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振 荡监测量与阀位监测量是否相关； 若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。
2. 根据权利要求1所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，根据
确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，其中X、y 分别表示阀位监测量和低频振荡监测量。
3. 根据权利要求2所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，根据所述 相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关的步骤包括： 判断所述相关系数是否大于或等于预设阈值； 若是，设Hci: P XY= O ;H ^ P χγ尹0，给定显著性水平α，在零假设下，采用
V = (η-2)进行t检验,其中η为样本数目； 若进行单侧的t检验，则当|t| >ta，v时拒绝Htl，确定低频振荡监测量与阀位监测量是 相关的； 若进行双侧的t检验，则当|t| >ta/2iV时拒绝Htl，确定低频振荡监测量与阀位监测量 是相关的。
4. 根据权利要求1所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在于，所述数字 带阻滤波器由模拟低通滤波器生成，它们的频率变换关系为
，其 中Ωρ为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率，Ω 2为数字带阻滤波器的中 心频率，T为取样周期，
Ωρ。为模拟低通滤波器的截止频率，Ω 1 为数字带阻滤波器的下限频率，Ω 3为数字带阻滤波器的上限频率。
5. 根据权利要求1至4任意一项所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制方法，其特征在 于，所述低频振荡监测量包括角速度和频率，所述阀位监测量包括阀位指令和实际阀位。
6. -种汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，包括： 监测量获取模块，用于获取低频振荡监测量和阀位监测量； 低频振荡检测模块，用于根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡； 相关性确定模块，用于在电力系统发生低频振荡时，确定低频振荡监测量和阀位监测 量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关； 滤波器投入模块，用于在低频振荡监测量与阀位监测量相关时，将数字带阻滤波器与 PID控制器串联。
7. 根据权利要求6所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于， 所述相关性确定模块包括相关系数确定单元，所述相关系数确定单元用于根据
确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，其中X、y 分别表示阀位监测量和低频振荡监测量。
8. 根据权利要求7所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述相关 性确定模块还包括： 与相关系数确定单元相连的相关系数判断单元，用于判断所述相关系数是否大于或等 于预设阈值； t检验单元，用于在相关系数大于或等于预设阈值时，设Hci: Pxy= O !H1: Pxy尹0,给定 显著性水平α，在零假设下，采用，V = (η-2)进行单侧t检验或双侧t检验， 其中η为样本数目；
相关性确定单元，在|t| >ta，v时拒绝Htl，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关 的，或在|t| >ta/2，v时拒绝Htl，确定低频振荡监测量与阀位监测量是相关的。
9. 根据权利要求6所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在于，所述数字 带阻滤波器由模拟低通滤波器生成，它们的频率变换关系为
，其 中Ωρ为模拟低通滤波器的频率，Ω为数字带阻滤波器的频率，Ω 2为数字带阻滤波器的中 心频率，T为取样周期，
'，Ωρ。为模拟低通滤波器的截止频率，Ω 1 为数字带阻滤波器的下限频率，Ω 3为数字带阻滤波器的上限频率。
10. 根据权利要求6至9任意一项所述的汽轮机调速系统低频振荡抑制装置，其特征在 于，所述低频振荡监测量包括角速度和频率，所述阀位监测量包括阀位指令和实际阀位。
【专利摘要】一种汽轮机调速系统低频振荡抑制方法及装置，所述方法包括步骤：获取低频振荡监测量和阀位监测量；根据低频振荡监测量确定电力系统是否发生低频振荡；若是，确定低频振荡监测量和阀位监测量的相关系数，根据所述相关系数确定低频振荡监测量与阀位监测量是否相关；若相关，将数字带阻滤波器与PID控制器串联。本发明根据低频振荡的频率特性和数字带阻滤波器的相关特性，在监测到电力系统发生低频振荡且低频振荡由调速系统引起时，投入数字带阻滤波器与PID控制器串联，达到滤除汽轮机调速系统侧的低频振荡扰动信号进而平息振荡的作用，以实现低频振荡的防控和抑制，保证电力系统的安全稳定运行。
【IPC分类】H02J3-00, H02J3-24
【公开号】CN104538952
【申请号】CN201410748346
【发明人】蔡笋, 邓少翔, 谭金, 金格, 邓小文, 徐衍会, 马骢
【申请人】广东电网有限责任公司电力科学研究院, 华北电力大学
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月8日